Оценка несущей способности каменных конструкций

Оценка несущей способности сжатых каменных конструкций производится по формуле

N_нес > N, (6.7)

Несущая способность кирпичного столба N_нес определяется по формуле

N_нес = m_g j R A, (6.8)

При необходимости (N_нес < N) производят усиление каменных конструкций.

Для этого принимается принципиальная схема усиления конструкции – назначается тип обоймы, элементы усиления.

Конструктивно назначаются элементы усиления и производятся расчеты несущей способности каменной конструкции после усиления по следующей формуле:

, (6.9)

где	и η	−	коэффициенты при центральном сжатии равны 1;
	mk	−	коэффициент условий работы кладки, mk = 1 для кладки без повреждений;
	μ	−	процент армирования сечения поперечными планками, μ=2,5;
	Rws	−	расчетное сопротивление стыковых сварных швов элементов усиления сдвигу, МПа;
	Rsс	−	расчетное сопротивление стали элементов усиления сжатию и сдвигу, МПа;
	As	−	площадь сечения элементов усиления, м2.

Таблица 6.14

Коэффициент продольного изгиба jпри гибкости

Гибкость,
Коэффициент j		0,96	0,92	0,88	0,84	0,79	0,74	0,7	0,61	0,52	0,45	0,38	0,31	0,25	0,18	0,15	0,12

6.3.6. Пример расчета усиления кирпичного столба [22]

Исходные данные

Кирпичный столб реконструируемого здания 0,51×0,51 м.

Расчетная длина элемента Н =4,20 м.

Кирпич марки 75 на растворе марки 50.

Расчетное сопротивление кладки R = 1,3 МПа.

Дополнительная нагрузка при реконструкции здания на столб N = 900 кН.

Цель расчета

Определить возможность эксплуатации кирпичного столба при реконструкции. При необходимости запроектировать усиление.

Порядок расчета

1. Определение расчетной схемы кирпичного столба – см. рис 6.29.

2. Определение фактической несущей способности столба.

3. Проверка условия прочности (N_нес> N) с учетом дополнительной нагрузки при реконструкции.

4. Конструирование схемы усиления кирпичного столба (при необходимости).

5. Проверка условия прочности после усиления кирпичного столба с учетом работы элементов усиления.

6. Уточнение фактических размеров элементов усиления (поперечных планок) при оптимальном проценте армирования сечения μ = 2,5.

Расчет

Рис. 6.29. Расчетная схема кирпичного столба

Определяем несущую способность столба до усиления. Радиус инерции сечения кирпичного столба сечением 51×51см определяем по формуле

см;

Гибкость столба .

Коэффициент j =0,917 (см. табл. 6.11).

N_нес = m_gj RA = 1,0·0,917·1,3·10³·0,51² = 310,07 кН.

Проверяем условие прочности

N_нес = 310,07 кН < N = 900 кН.

Вывод: прочность столба недостаточна, требуется усиление сечения столба.

Принимаем следующую схему усиления кирпичного столба: 4 равнополочных уголка 80х80х7 мм (площадь сечения одного уголка 10,85 см², площадь сечения 4 уголков: А_s = 10,85 х 4 = 43,40 см²), установленные вертикально по углам столба, соединенные поперечными планками толщиной 4 мм с шагом 0,25 м по высоте элемента (см. рис.6.24, сечение 1-1).

Определяем прочность кирпичной колонны N^усил_нес с учетом работы элементов усиления (см. формулу (6.6))

кН.

Проверяем условие прочности кирпичной колонны после усиления

N^усил_нес = 928,41 кН > N = 900 кН.

Вывод: прочность столба после усиления достаточна для восприятия нагрузки при реконструкции здания.

Уточняем фактические размеры элементов усиления.

Площадь металлических поперечных планок толщиной t = 4 мм при проценте армирования сечения столба μ = 2,5 и шаге поперечных планок S = 25 см определим следующим образом:

. (6.10)

Определяем размеры поперечной планки:

- требуемая минимальная длина планки

l_планк = А_s1/t = 7,97/0,4 = 19,93 см;

- по конструктивным требования длина планки принимается не менее l^кон = h-(2 ÷ 3 см) = 51-3 см = 48 см.

Принимаем: длина планки l_планк = 480 мм, ширина планки b_планк.= 50 мм, толщина t = 4 мм.

Площадь поперечной планки

А^кон_s1 = 48×0,4 = 19,2 см² > А_s1 = 7,97 см².

Конструируем металлическую обойму согласно проведенному расчету (см. рис. 6.29 и 6.32).