Реферат: Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к #M12291 9056429СНип ii-22-81#S)

ПОСОБИЕ

по проектированию каменных и армокаменных конструкций

(к #M12291 9056429СНиП II-22-81#S)


ПРЕДИСЛОВИЕ

РАЗРАБОТАНО на основе "Руководства по проектированию каменных и армокаменных конструкций" (М.: Стройиздат, 1974) и распространяется на проектирование каменных и армокаменных конструкций жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений, строящихся в летних и зимних условиях.

Проектирование каменных конструкций зданий, возводимых в зимнее время, производится в соответствии с указаниями #M12291 9056429СНиП II-22-81#S пп.[7.1-7.15] и разд. 8 настоящего Пособия.

Текст #M12291 9056429СНиП II-22-81#S в Пособии не приводится, но имеются ссылки на соответствующие пункты, таблицы, формулы и чертежи, которые указаны в квадратных скобках. Пособием следует пользоваться одновременно со #M12291 9056429СНиП II-22-81#S.

Пособие разработано Отделом прочности крупнопанельных и каменных зданий ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Г.Н.Брусенцов, С.А.Воробьева, А.А.Емельянов, В.А.Камейко, П.Г.Лабозин, И.Т.Котов, Н.И.Левин, д-р техн.наук С.В.Поляков, кандидаты техн.наук А.И.Рабинович, В.П.Хлебцов, д-р техн. наук А.А.Шишкин. В подготовке примеров к Пособию принимали участие инженеры (Э.Д.Багаева, Л.М.Ломова, Е.И.Степанова, Е.В.Шенкаренко) при участии НИИ строительной физики (д-р техн. наук Ф.В.Ушков, канд.техн.наук А.И.Ананьев) и института Башкиргражданпроект (В.А.Першин).

Пункт 3.13 составлен по данным д-ра техн.наук И.А.Рохлина и А.М.Самедова (НИИСК Госстроя СССР).

Подготовка рукописи к изданию выполнена Г.Н.Брусенцовым, В.А.Камейко, П.Г.Лабозиным и А.И.Рабиновичем.


^ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие составлено в развитие #M12291 9056429СНиП II-22-81#S и содержит методы расчета и проектирования зданий и сооружений из каменных материалов.

При проектировании каменных и армокаменных конструкций следует соблюдать также требования соответствующих нормативных документов, утвержденных или согласованных Госстроем СССР.

Это указание относится, в частности, к проектированию каменных и армокаменных конструкций зданий и сооружений, подвергающихся динамическим воздействиям, а также предназначенных для строительства в сейсмических районах, в условиях воздействия агрессивной среды, систематических технологических температур выше 100 °С, в зонах распространения вечномерзлых, просадочных и набухающих грунтов и на подрабатываемых территориях, к проектированию специальных видов каменных конструкций (транспортных и гидротехнических сооружений, дымовых труб, коллекторов и т.д.).

1.2. При проектировании каменных и армокаменных конструкций необходимо, как правило, предусматривать конструктивные решения, изделия и материалы, указанные в п.[1.2], и учитывать требования пп.[1.3-1.6].

1.3. Типовые проекты должны предусматривать варианты конструктивных решений стен с учетом применения изделий и материалов, указанных в п.[1.2].

Каменные конструкции следует проектировать с наиболее полным использованием их несущей способности и максимальным применением местных строительных материалов, запрещается применение сплошной кирпичной кладки для наружных стен из полнотелого кирпича, см. п.[1-2а].

Во избежание утолщения наиболее нагруженных стен и столбов, где это необходимо по расчету прочности конструкций, следует применять кирпич марок 150 и выше или усиление простенков и столбов сетчатым армированием или железобетоном (комплексные конструкции).

Выбор оптимальных конструкций следует производить на основании приведенных затрат с учетом стоимости материалов, трудовых затрат, транспорта, а также эксплуатационных расходов, отдавая предпочтение индустриальным виброкирпичным конструкциям.

1.4. Проектами в необходимых случаях следует предусматривать защиту каменных и армокаменных конструкций от механических воздействий, а также от влияния влажностной или агрессивной среды (защитные покрытия выступающих и особо подверженных увлажнению и внешним воздействиям частей стены, облицовки, пароизоляционные и гидроизоляционные слои и т.д.).

Следует предусматривать также защиту от коррозии стальных связей, закладных и соединительных деталей.

1.5. Кроме расчета конструкций законченного здания в условиях их совместной работы с другими элементами здания необходимо проверить расчетом прочность и устойчивость стен и других конструкций незаконченного здания в процессе возведения этих конструкций. Если по расчету устойчивость указанных конструкций окажется недостаточной, надлежит предусматривать временные крепления до устройства перекрытий или других конструкций, обеспечивающие их устойчивость.

1.6. При проверке прочности и устойчивости стен, столбов, карнизов и других элементов в период возведения зданий следует учитывать, что элементы перекрытий (балки, плиты и пр.) укладываются по ходу кладки.

Если условия возведения запроектированных конструкций требуют особой последовательности работ, выдерживания кладки или специальных конструктивных мероприятий, временных креплений и т.д., об этом на чертежах должны быть сделаны специальные указания.

1.7. При возведении конструкций, расчетная несущая способность которых используется более чем на 80%, следует производить систематический контроль прочности кирпича (камней) и раствора.


^ 2. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Общие требования

2.1. Для возведения каменных и армокаменных конструкций применяют искусственные и природные каменные материалы в виде кирпича, камней, мелких и крупных блоков и панелей, а также облицовочные и теплоизоляционные материалы, строительный раствор, бетон и арматуру.

2.2. Искусственные и природные каменные материалы, а также бетоны, применяемые для изготовления камней, мелких и крупных блоков, должны удовлетворять требованиям #M12291 9056056ГОСТ 4.206-83#S в части плотности, прочности, морозостойкости и других показателей качества.

2.3. Предполагаемый срок службы каменных материалов для наружной части стен и фундаментов и их проектные марки по морозостойкости принимают при проектировании с учетом влажностного режима помещений по указаниям, приведенным в пп.[2.3-2.5]. Влажностный режим помещений принимается по #M12291 871001234СНиП II-3-79#S.

2.4. Доставляемые на строительство каменные материалы должны иметь заводской паспорт, содержащий сведения о пределе прочности (марке) и морозостойкости, а для легких и теплоизоляционных материалов - и по их плотности (объемной массе). При отсутствии паспорта строительная организация до применения этих материалов должна провести необходимые испытания (ГОСТ 6427-75 и #M12291 901700489ГОСТ 8462-85#S).

^ Кирпич и камни керамические

2.5. Кирпич изготовляют полнотелым или пустотелым, с вертикальными пустотами, а керамические камни только пустотелыми (#M12291 871001064ГОСТ 530-80#S). Масса кирпича и камней не должна превышать 4,3 кг. Применение пустотелых кирпича и камней в наружных стенах повышает их сопротивление теплопередаче и позволяет уменьшить толщину стен. Во избежание заполнения сквозных пустот раствором ширина их не должна превышать 12 мм, а диаметр круглых пустот должен быть менее 16 мм.

^ Кирпич и камни силикатные

2.6. Кирпич и камни силикатные (#M12291 871001065ГОСТ 379-79#S) имеют такие же размеры и массу, как и керамические. Силикатный кирпич толщиной 65 мм изготовляют полнотелым, а утолщенный кирпич - пустотелым или полнотелым с пористыми заполнителями. Силикатные камни изготовляют только пустотелыми с вертикальными круглыми пустотами диаметром 30-32 мм, замкнутыми с верхней стороны. При применении силикатных кирпича и камней следует учитывать указания п.[1.3].

Кирпич и камни керамические и силикатные лицевые

2.7. Кирпич и камни лицевые (#M12291 901700265ГОСТ 7484-78#S и #M12291 871001065ГОСТ 379-79#S) применяют для облицовки наружных стен зданий и сооружений, выполняемой одновременно с кладкой. Изготовляют кирпичи и камни с гладкой или рельефной лицевой поверхностью, естественного цвета или окрашенными в массе путем ввода в сырьевые материалы различных добавок.

^ Камни бетонные стеновые

2.8. Камни бетонные стеновые (#M12291 901704589ГОСТ 6133-84#S), сплошные и пустотелые, лицевые и рядовые изготовляют из тяжелых и легких бетонов из цементных, силикатных и гипсовых вяжущих. Применяют их для несущих и ограждающих конструкций зданий различного назначения. При применении камней, изготовленных на силикатных и гипсовых вяжущих, следует учитывать указания п.[1.3].

Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие

2.9. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие (#M12291 901705761ГОСТ 21520-76#S) применяют для кладки стен зданий различного назначения с нормальным температурно-влажностным режимом. Применение блоков в наружных стенах помещений с влажным режимом допускается при условии нанесения на внутренние поверхности стен пароизоляционного покрытия. Применять блоки для наружных стен помещений с мокрым режимом, а также для стен подвалов и цоколей не допускается, см. п.[1.3].


Блоки стеновые бетонные

2.10. Блоки стеновые бетонные, изготовляемые из тяжелого бетона, легкого бетона на пористых заполнителях, плотного силикатного бетона и автоклавного ячеистого бетона (#M12291 901705008ГОСТ 19010-82#S), применяют для наружных и внутренних стен зданий различного назначения. Применение блоков из ячеистого бетона в наружных стенах помещений с влажным режимом допускается при условии нанесения на внутренние поверхности стен пароизоляционного покрытия. Применение блоков из ячеистого бетона не допускается для стен помещений с мокрым режимом или при средне- и сильноагрессивной степенях воздействия среды на конструкции, а также в стенах цокольного этажа и технического подполья.

^ Камни стеновые из горных пород

2.11. Камни стеновые из горных пород #M12291 1200000497(ГОСТ 4001-84)#S предназначены для кладки стен, перегородок и других частей зданий и сооружений. Масса одного камня не должна превышать 40 кг.

Панели и блоки стеновые из кирпича и керамических камней

2.12. Панели и блоки стеновые из кирпича и керамических камней (#M12291 1200000060ГОСТ 24594-81#S) применяют при строительстве зданий различного назначения. При изготовлении панелей и блоков из кирпича и камней следует предусматривать виброуплотнение.

^ Блоки бетонные для стен подвалов

2.13. Блоки бетонные для стен подвалов (#M12291 901705007ГОСТ 13579-78#S) сплошные и пустотелые изготовляют из тяжелого бетона, керамзитобетона и плотного силикатного бетона с объемной массой (в высушенном до постоянного веса состоянии) не менее 1800 кг/м3. Сплошные блоки применяют для фундаментов.

Плиты ленточных фундаментов железобетонные

2.14. Плиты ленточных фундаментов железобетонные (#M12291 901705136ГОСТ 13580-85#S) изготовляют из тяжелого бетона.

Фасадные изделия

2.15. Для облицовки наружных стен кирпичных зданий применяют лицевые кирпич и камни, перевязанные с ее внутренней частью тычковыми рядами, см. п.2.7. Для кладки поясков, карнизов и других архитектурных деталей могут применяться профильные лицевой кирпич и лицевые камни.

Для облицовки фасадов зданий применяют также бетонные и железобетонные плиты, изготовляемые из тяжелого цементного или силикатного бетона (#M12291 9055870ГОСТ 6927-74#S).

Облицовку фасадов зданий выполняют также плитами из природного камня, которые изготовляют путем распиливания блоков, добываемых из горных пород (#M12291 901700282ГОСТ 9480-77#S).

Облицовочные плиты из мрамора, гранита, базальта и некоторых других видов природного камня (по перечню, определяемому Госстроем СССР) применяют в установленном порядке для отделки монументальных зданий и сооружений, к которым предъявляют высокие архитектурные или специальные требования.

^ Ковровые облицовочные материалы

2.16. Для облицовки кирпичных и керамических панелей и крупных блоков применяют керамические или стеклянные облицовочные плитки, наклеенные лицевой поверхностью на бумажную основу и используемые при изготовлении панелей и блоков в виде ковров (#M12291 901710666ГОСТ 17057-80#S и #M12291 901700771ГОСТ 13996-84#S).

^ Плитки керамические фасадные

2.17. Плитки керамические фасадные с глазурованной и неглазурованной лицевой поверхностью, гладкие и с рельефной поверхностью (#M12291 901700771ГОСТ 13996-84#S и #M12291 1200013565ГОСТ 18623-82#S) изготовляют из глин (с добавками и без них) методом прессования или литья с последующим их обжигом. Плитки применяют для облицовки наружных стен кирпичных зданий, а также зданий из панелей и кирпичных блоков.

Керамические плитки специального назначения применяют для облицовки цоколей зданий, подземных переходов и других строительных элементов, находящихся в неблагоприятных условиях эксплуатации.

^ Перемычки железобетонные для зданий с кирпичными стенами

2.18. Перемычки железобетонные (#M12291 901705128ГОСТ 948-84#S) применяют для перекрытия оконных и дверных проемов в стенах кирпичных зданий.

Панели гипсобетонные для перегородок

2.19. Панели гипсобетонные для перегородок (#M12291 901710689ГОСТ 9574-80#S), изготовляемые из бетона на гипсовом или гипсосодержащем вяжущем, армированные деревянными каркасами, применяют для устройства ненесущих перегородок в зданиях различного назначения с сухим, нормальным и влажным режимом помещений.

Бетон и арматура

2.20. Бетон и арматура, применяемые в каменных и армокаменных конструкциях, должны соответствовать требованиям #M12291 871001190СНиП 2.03.01-84#S.

Для армирования каменных конструкций следует применять стальную арматуру, соответствующую требованиям #M12291 1200001876ГОСТ 5781-82#S; для сетчатого армирования - арматуру классов А-I и Вр-I; для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей - арматуру классов А-I, А-II и Вр-I; для закладных деталей и соединительных накладок следует применять сталь в соответствии с главой #M12291 9056425СНиП II-23-81#S.


^ РАСТВОРЫ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ КАМЕННЫХ КЛАДОК И МОНТАЖА КРУПНОБЛОЧНЫХ И КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ СТЕН

2.21. Марки растворов по пределу прочности на сжатие приведены в п.[2.1в].

Марка раствора определяется испытанием на сжатие образцов-кубов размером 70,7х70,7х70,7 мм или половинок балочек размером 40х40х160 мм, полученных после испытания их на изгиб в возрасте 28 дней при температуре твердения 20±2 °С. Изготовление, выдерживание и испытание образцов производится по #M12291 901710699ГОСТ 5802-86#S. Временные сопротивления (пределы прочности) при сжатии, определяемые испытанием образцов-кубов или половинок балочек, принимаются одинаковыми. При сроках и условиях твердения растворов, отличающихся от принятых в #M12291 901710699ГОСТ 5802-86#S (виброкирпичные панели и крупные блоки из кирпича и камней, подвергаемые тепловой обработке, кладка в раннем или длительном возрасте, зимняя кладка и пр.), предел прочности раствора при сжатии (временное сопротивление) устанавливается лабораторными испытаниями.

Таблица 1

#G0Возраст раствора,

сут

Прочность раствора, %, при температуре твердения, °С

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1

1

4

6

10

13

18

23

27

32

38

43

2

3

8

12

18

23

30

38

45

54

63

76

3

5

11

18

24

33

47

49

58

66

75

85

5

10

19

28

37

45

54

61

70

78

85

95

7

15

25

37

47

55

64

72

79

87

94

99

10

23

35

48

58

68

75

82

89

95

100

-

14

31

45

60

71

80

85

92

96

100

-

-

21

42

58

74

85

92

96

100

103

-

-

-

28

52

68

83

96

100

104

-

-

-

-

-

Примечания: 1. Данные таблицы относятся к растворам, твердеющим при относительной влажности воздуха 50-60%.

2. При применении растворов, изготовленных на шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе, следует учитывать замедление нарастания их прочности при температуре твердения ниже 15 °С. Величина прочности этих растворов определяется умножением значений, приведенных в таблице, на коэффициенты: 0,3 - при температуре твердения 0 °С; 0,7 - при 5 °С; 0,9 - при 9 °С и 1,0 - при 15 °С и выше.

3. Для промежуточных значений температуры твердения и возраста раствора прочность его определяется интерполяцией.

4. Растворы по плотности (в сухом состоянии) подразделяют на тяжелые - плотностью 1500 кг/м3 и легкие - плотностью менее 1500 кг/м3. Тяжелые растворы изготовляют с применением плотных, а легкие - пористых заполнителей.

2.22. Прочность раствора зависит от температуры твердения. При температуре твердения, отличающейся от 20±2 °С, прочность раствора, %, в возрасте 28 сут следует принимать по табл.1.


^ 3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕАРМИРОВАННОЙ И АРМИРОВАННОЙ КАМЕННОЙ КЛАДКИ

Основные положения

3.1. Каменная кладка является неоднородным телом, состоящим из камней и швов, заполненных раствором. Этим обусловливаются следующие особенности ее работы: при сжатии кладки усилие передается неравномерно вследствие местных неровностей и неодинаковой плотности отдельных участков затвердевшего раствора. В результате камни подвергаются не только сжатию, но также изгибу и срезу.

3.2. Характер разрушения кладки и степень влияния многочисленных факторов на ее прочность объясняются особенностями ее напряженного состояния при сжатии. Разрушение обычной кирпичной кладки при сжатии начинается с появления отдельных вертикальных трещин, как правило, над и под вертикальными швами, что объясняется явлениями изгиба и среза камня, а также концентрацией растягивающих напряжений над этими швами.

3.3. Первые трещины в кирпичной кладке появляются при нагрузках меньших, чем разрушающие, причем обычно отношение тем меньше, чем слабее раствор ( - нагрузка, соответствующая моменту появления трещин; - разрушающая нагрузка). Так, например, для кладок на растворах марок:

50 и выше = 0,7 - 0,8

10 и 25 = 0,6 - 0,7

0; 2 и 4 = 0,4 - 0,6

Момент появления первых трещин зависит от качества выполнения горизонтальных швов и плотности применяемого раствора. При неровных швах и растворах малой объемной массы (например, с заполнителем в виде легкого песка) величина может быть меньше приведенных значений.

В кладках из крупноразмерных изделий (например, из некоторых видов высокопустотных керамических камней, камней из ячеистого бетона) наступает хрупкое разрушение, первые трещины появляются при нагрузках 0,85-1 от разрушающей.

3.4. На прочность кладки при сжатии влияют следующие факторы: прочность камня; размеры камня; правильность формы камня; наличие пустот в пустотелых камнях; прочность раствора; удобоукладываемость (подвижность) раствора; упруго-пластические свойства (деформативность) затвердевшего раствора; качество кладки; перевязка кладки; сцепление раствора с камнем; степень заполнения раствором вертикальных швов кладки.

Прочность камня и раствора, размеры и форма камня имеют решающее значение для прочности кладки.

Большое влияние на прочность кладки оказывает сопротивление кирпича растяжению и изгибу. Поэтому государственный стандарт устанавливает требования к прочности кирпича как при сжатии, так и при изгибе. Прочность кирпича при изгибе оказывает меньшее влияние на прочность кладки, чем при сжатии.

Прочность кладки при сжатии вследствие возникновения в ней сложного напряженного состояния значительно меньше сопротивления камня сжатию. Например, прочность кирпичной кладки при слабых растворах составляет всего лишь 10-15%, а при прочных растворах - 30-40% прочности кирпича.

Прочность кладки из камней неправильной формы во много раз меньше прочности камня и составляет даже для кладки на прочном растворе марки 100 из рваного бута высокой прочности лишь 5-8% прочности камня. При одной и той же прочности камня и раствора прочность кладки из постелистого бута в 1,5 раза, а из камня правильной формы в 3,5 раза выше кладки из рваного бута.

3.5. Высокого качества кладки, равномерного и плотного заполнения швов раствором можно достичь, применяя вибрирование кирпичной кладки. В этом случае прочность кирпичной кладки в 1,5-2 раза выше прочности обычной кладки среднего качества.

Качество заполнения шва в значительной степени зависит от подвижности применяемого раствора. Прочность кладки, выложенной на подвижных (пластичных) растворах, выше прочности кладки на жестких растворах. В связи с этим в растворах применяют пластифицирующие и водоудерживающие добавки в виде извести, глины и других материалов.

3.6. Перевязка кирпичной кладки на прочном растворе при осевом сжатии несущественно влияет на прочность кладки, если она выполняется не реже чем в каждом шестом ряду. Однако при кладке, выполняемой в зимних условиях или в сейсмических районах, при большой внецентренности приложения нагрузки и больших местных нагрузках рекомендуется применять цепную перевязку.

3.7. Сцепление раствора с камнем и качество заполнения вертикальных швов влияют на прочность кладки при сжатии. Монолитность, трещиностойкость кладки и ее сопротивление усилиям изгиба и растяжения при неравномерной осадке фундаментов, изменении температуры и прочее существенно зависит от указанных факторов.


^ Предел прочности кладки

3.8. Предел прочности всех видов кладок при кратковременном загружении определяется по формуле профессора Л.И.Онищика:

, (1)

где - предел прочности кладки при сжатии;

- предел прочности камня при сжатии;

- предел прочности раствора (кубиковая прочность).

Коэффициент характеризует максимально возможную, так называемую "конструктивную", прочность кладки. Действительно, из формулы (1) следует, что при .

Коэффициент (конструктивный коэффициент) определяется по формуле , (2)

где выражен в кгс/см2.

Величины коэффициентов , , и приведены в табл.2.

Таблица 2

#G0Кладка









Кирпичная (высота ряда от 5 до 15 см) и из крупных кирпичных блоков

0,2

0,3

1,25

3

Из сплошных камней правильной формы (высота ряда 18-29 см)

0,15

0,3

1,1

2,5

То же, из пустотелых камней

0,15

0,3

1,5

2,5

Из сплошных крупных блоков (высота ряда 60 см и более)

0,09

0,3

См. примеч.

Из рваного бутового камня (для кладки в возрасте 3 мес)

0,2

0,25

2,5

8,0

Примечание. При определении прочности кладки из сплошных легкобетонных крупных блоков принимается коэффициент = 0,8, а из крупных блоков тяжелого бетона = 0,9.

Если прочность кирпича при изгибе меньше предусмотренной #M12291 871001064ГОСТ 530-80#S, то конструктивный коэффициент А для кладки определяется по формуле

, (3)

где - прочность кирпича при изгибе.

Коэффициент применяют при определении прочности кладки на растворах низких марок (25 и ниже). Эти коэффициенты принимают равными при:

= 1;

. (4)

Для кладки из кирпича и камней правильной формы = 0,04; = 0,75; для бутовой кладки = 0,08; = 0,25.

Формула (1) установлена для случаев, когда качество кладки соответствует уровню массового строительства, а применяемые растворы достаточно подвижны и удобоукладываемы. Если эти условия не соблюдаются, то влияние ряда факторов учитывается применением дополнительных коэффициентов к значениям , вычисленным по формуле (1). В случае, например, применения жестких, неудобных для кладки цементных растворов (без добавки глины или извести), растворов на шлаковом или другом легком песке, а также сильно сжимаемых (в возрасте до 3 мес) известковых растворов пределы прочности кладки понижаются на 15% по сравнению с вычисленными по формуле (1). В среднем на 15% понижается предел прочности кладки из пустотелых крупных бетонных блоков по сравнению с пределом прочности кладки из сплошных крупных блоков той же марки. Предел прочности кладки из постелистого бута на 50% выше кладки из рваного бута.

3.9. Предел прочности вибрированной кирпичной кладки, в которой обеспечено плотное и равномерное заполнение швов раствором, значительно (в 1,5-2 раза) выше обычной кладки.

3.10. Предел прочности кладки и бетона зависит также от длительности загружения. Пределом длительного сопротивления кладки или бетона является максимальное напряжение, которое может выдержать кладка или бетон неограниченное время без разрушения. Величина для тяжелых бетонов равна 0,8-0,85, а для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения 0,55-0,60. Для кирпичной кладки на прочных растворах марок 50 и выше ориентировочно = 0,8, марок 10 и 25-0,7 и для кладок на известковом растворе 0,6.

Следует однако учитывать, что после длительного периода твердения раствора под нагрузкой (более года) вследствие его пластических деформаций происходит выравнивание поверхности раствора в швах кладки, что уменьшает местные концентрации напряжений и позволяет повысить расчетное сопротивление кладки на 15%, см. п.[3.11г].


Расчетные сопротивления

3.11. Принятое в стандарте СЭВ 384-76 понятие нормативного сопротивления материалов, связанное с контрольной или браковочной их характеристикой, устанавливаемой государственными стандартами на материалы, не применяется к кладке, так как она является композитным материалом и ее прочность не установлена стандартами.

При установлении расчетных сопротивлений для каменных конструкций принята следующая система коэффициентов. Коэффициент изменчивости прочности кирпичной кладки на основании статистических данных принят равным = 0,15, а условное нормативное сопротивление (1 - 2) = 0,7, при этом обеспеченность величины равна 0,98. Вероятное понижение прочности кладки по сравнению с уровнем, принятым в нормах, учитывается делением на коэффициент 1,2, а другие второстепенные факторы, не учитываемые расчетом, и дефекты (ослабление кладки пустошовкой, гнездами, небольшие отклонения столбов и стен от вертикали и т.п.) - на коэффициент 1,15. Таким образом, дополнительный коэффициент надежности для кирпичной кладки принят равным 1,2х1,15 = 1,4 и расчетное сопротивление = 0,7/1,4 = 0,5.

Расчетные сопротивления кладки сжатию из всех видов каменных и бетонных изделий приведены в табл.[2-9], пп.[3.1-3.14]. Средние ожидаемые пределы прочности кладки могут быть определены, в случае необходимости, умножением расчетных сопротивлений на коэффициенты безопасности, приведенные в п.[3.20].

3.12. Расчетные сопротивления кладки при сжатии из керамических камней с горизонтальным расположением пустот (см. #M12291 871001064ГОСТ 530-80#S, черт.15-18) следует назначать по п.[3.1] табл.[2] с применением следующих понижающих коэффициентов: - учитывающего особенности работы кладки (хрупкость разрушения и др.) и - переходный коэффициент от расчетного сопротивления к пределу прочности кладки:

для кладки из кирпича (#M12291 871001064ГОСТ 530-80#S, черт.15-17): = 0,6; = 3,3;

при укладке камней пустотами горизонтально (#M12291 871001064ГОСТ 530-80#S, черт.18-20): = 0,6; = 3,3;

при укладке камней пустотами вертикально: = 0,8; = 2,5.

3.13. Расчетное сопротивление кладки из кирпича и пустотелых керамических камней при расчете каменных конструкций на выносливость, а также по образованию трещин при многократно повторяющихся нагрузках определяется путем умножения соответствующих расчетных сопротивлений кладки, принятых по табл.[2, 10 и 11], на коэффициент . В табл.3 приведены коэффициенты для определения расчетных сопротивлений кладки из кирпича и пустотелых керамических камней при расчете на выносливость и по образованию трещин при многократно повторяющихся нагрузках в зависимости от коэффициента асимметрии : , (5)

где и - соответственно наименьшее и наибольшее значения напряжений в кладке, возникающих от нормативных статических и повторяющихся нагрузок.

Таблица 3

#G00,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

= 0,5

0,55

0,6

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

Примечание. Коэффициенты даны для кладок в 28-дневном возрасте.


Сцепление раствора с камнем и прочность каменных кладок при растяжении и срезе

3.14. Прочность кладки при растяжении и срезе зависит, главным образом, от сцепления раствора с камнем. Прочность сцепления зависит от многих факторов, например, вида и состава раствора, прочности и усадки раствора, скорости поглощения камнем воды, чистоты поверхности камня, условий твердения раствора в кладке (температуры и влажности воздуха), содержания посторонних примесей в камне и растворе и др.

3.15. При осевом растяжении и растяжении при изгибе различают случаи сопротивления неперевязанных (горизонтальных швов) и перевязанных сечений. Во втором случае разрушение может происходить по ступенчатому сечению, т.е. по горизонтальным и вертикальным швам или же по плоскому сечению, т.е. по вертикальным швам и целому камню.

3.16. Расчетные сопротивления кладки из кирпича и камней правильной формы осевому растяжению, растяжению при изгибе, а также при срезе принимают по пп.[3.15 и 3.16].

Деформации кладки

3.17. Каменная кладка является упруго-пластическим телом. Ее деформации зависят от длительности приложения нагрузки или же скорости загружения кладки.

Различают:

а) упругие (или мгновенные) деформации. К этим деформациям близки также деформации кладки, получаемые при очень быстром загружении (несколько секунд от начала загружения до разрушения образца). Зависимость между напряжениями и деформациями в этом случае близка к прямолинейной;

б) кратковременные деформации, соответствующие обычной в лабораторных условиях длительности испытаний (до одного часа);

в) деформации при длительном загружении в течение многих лет.

3.18. Полная относительная деформация кладки (без учета усадки) может быть выражена формулой , (6)

где - упругая относительная деформация кладки;

- относительная деформация при длительном приложении нагрузки.

При этом может быть представлена в виде , (7)

где - пластическая деформация, возникающая при кратковременной нагрузке (т.е. при нагрузке длительностью до 1 ч);

- деформация ползучести.

Пластическая деформация бетонов и кладок на прочном растворе при напряжениях 0,5 обычно не превышает 15% упругой деформации. Полная предельная деформация (при ) обычно в 2-4 раза больше .

3.19. Относительные деформации кладки при кратковременной нагрузке могут определяться при любых напряжениях по формуле

, (8)

где - упругая характеристика кладки, принимаемая по п.[3.21];

- напряжение, при котором определяется ;

- средний предел прочности кладки, определяемый по п.[3.20].

Упругие характеристики кладки с сетчатым и продольным армированием принимаются по п.[3.20].

Значения коэффициента приведены в табл.4.

Таблица 4

#G0

0,1


0,2


0,3


0,4


0,5


0,6


0,7


0,8


0,9


1,0




0,11

0,22

0,35

0,50

0,67

0,86

1,11

1,43

1,87

2,64

3.20. Относительные полные деформации сжатия (без учета усадки) при длительном приложении нагрузки, включающие кратковременные деформации и деформации ползучести, определяются по п.[3.23].

3.21. Модули упругости и деформации кладки из природных камней допускается принимать по специальным указаниям, составленным на основе результатов экспериментальных исследований, утвержденным госстроями союзных республик.

3.22. В зависимости от конструктивного решения менее благоприятные результаты могут быть получены как при кратковременных, так и при длительных нагрузках. Например, в многослойной конструкции наиболее напряженный при кратковременной нагрузке слой может с течением времени разгружаться, а менее напряженный нагружаться. Поэтому необходимо учитывать деформации, возникающие как при кратковременной, так и при длительной нагрузках.

3.23. Зависимость между напряжениями и деформациями криволинейна, модуль деформаций не является величиной постоянной (черт.1).



Черт.1. Модуль деформаций

1 - начальный модуль деформаций (модуль упругости) = ;

2 - касательный модуль деформаций ; 3 - средний (секущий) модуль деформаций

Различают:

- начальный модуль деформаций (модуль упругости) кладки, соответствующий малым напряжениям ( 0,3). Величина определяется по формуле

; (9)

касательный модуль деформаций (действительный) ; (10)

средний (секущий) модуль деформаций . (11)

При зависимости между напряжениями и деформациями по формуле (8) модули деформаций определяются по формуле . (12)

3.24. При расчете конструкций с учетом длительного приложения нагрузки наиболее важной характеристикой является предельная полная деформация кладки (соответствующая ). Значение этой величины различно для разных видов бетонов и кладок. Для практических расчетов значения нормированы и определяются умножением упругой деформации на коэффициенты , зависящие от вида кладки (см. п.[3.23]). Нормированные значения относятся к деформациям при напряжениях . При этих значениях напряжений деформации ползучести в основном развиваются в течение первого года после загрузки и затем постепенно затухают. При больших напряжениях деформации ползучести затухают медленнее, а при напряжениях, превышающих предел длительного сопротивления , скорость деформаций с течением времени увеличивается и наступает разрушение. Скорость нарастания деформаций зависит от вида материалов и качества кладки, возраста кладки и момента ее загрузки, размеров сечения кладки и определяется по п.[3.23].

Деформации усадки кладки из глиняного обожженного кирпича и керамических камней не учитываются. Деформации усадки кладки из силикатного кирпича и камней, бетонных камней и блоков принимаются по п.[3.26].


^ ОБЪЕМНАЯ МАССА (ПЛОТНОСТЬ) КЛАДКИ

3.25. Нормативная объемная масса кладки, принимаемая при расчете каменных конструкций на прочность, приведена в табл.5. При расчете должна учитываться также собственная масса штукатурки, которая принимается при сухой штукатурке равной 15 кг/м2. В случае применения мокрой штукатурки ее толщина, при отсутствии специальных данных, принимается равной 1,5 см; нормативная объемная масса штукатурки из цементного или смешанного раствора - 1800 кг/м3, а из известкового раствора - 1600 кг/м3.

Таблица 5

#G0Кладка

Нормативная объемная масса, кг/м3

Сплошная из полнотелого кирпича

1800

Из пустотелого, пористо-дырчатого или пористого кирпича при объемной массе кирпича, кг/м3:




1450

1550

1300

1400

Из пустотелых керамических камней при высоте камня 138 мм при объемной массе камня, кг/м3:




1450

1500

1300

1380

Из легкобетонных камней с щелевидными пустотами (пустотность 26%) при объемной массе, кг/м3:




1400

1100

1600

1230

Из легкобетонных трехпустотных камней со сквозными пустотами с засыпкой шлаком, керамзитом и т.п.(пустотность камня 35%, объемная масса засыпки 1000 кг/м3) при объемной массе бетона, кг/м3:




1400

1300

1600

1420

Бутовая из известняка при объемной массе известняка 2200-2500 кг/м3

2100

Из крупных блоков из тяжелого бетона

2400

Из крупных блоков из легкого или ячеистого бетона

Принимается равной объемной массе бетона с учетом его влажности

Примечания: 1. Нормативная объемная масса кладки принята с учетом возможного ее изменения в пределах ±10%, что учитывается коэффициентами перегрузки. Поэтому нормативная объемная масса, принимаемая при расчете на прочность, может отличаться от объемной массы, принимаемой при теплотехнических расчетах.

2. Толщина штукатурки не включается в расчетное сечение при определении несущей способности элемента.

3. В табл.5 указана объемная масса кладок, в