Особенности расчета каменных конструкций

Расчетное сопротивление каменной кладки для поверочных расчетов определяется исходя из марки кирпича и марки раствора (при выполнении расчета по проектным данным) или из условной марки кирпича и условной марки раствора (при выполнении поверочных расчетов по результатам испытаний) по СНиПу с учетом коэффициентов условий работы.

Для промежуточных значений условных марок кирпича и раствора, отличающихся от значений параметрического ряда, расчетные значения сопротивления каменной кладки можно определять линейной интерполяцией.

Условная марка глиняного обыкновенного, пустотелого и силикатного кирпичей определяется по результатам испытаний не менее пяти образцов-двоек при сжатии и не менее пяти образцов при изгибе с учетом требований (прилож. 1,п. 44).

Условная марка сплошных бетонных и природных камней определяется испытанием на сжатие не менее пяти отобранных из кладки образцов.

Допускается определять прочность кирпича при сжатии на образцах-цилиндрах диаметром около 50 мм, высверленных из кирпича кладки, или ультразвуковым методом в соответствии с ГОСТом.

Условная марка раствора кладки устанавливается по результатам испытания на сжатие не менее пяти образцов-кубов с ребрами 30—40 мм, изготовленных из двух пластинок раствора, отобранных из горизонтальных швов кладки и склеенных гипсовым тестом в соответствии с требованием норм. Условная марка может быть определена как средний результат испытаний пяти кубов, умноженный на коэффициент 0,7.

Техническое состояние конструкций зданий и сооружений оценивают по несущей способности (предельные состояния первой группы) с учетом износа, наличия трещин, агрессивности среды и т. п.; по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы), исключая возможность появления или раскрытия трещин и перемещений (прогибов, поворотов, перекосов), промерзания, водо- и воздухопроницаемости, звукопроводности и т. п.

При этом необходимо учитывать факторы, снижающие несущую способность конструкций; наличие трещин и дефектов; уменьшение расчетного сечения конструкций в результате механических повреждений, агрессивных и динамических воздействий, размораживания, пожара, эрозии и коррозии, устройства штраб и отверстий; эксцентриситеты, связанные с отклонением стен, столбов, колонн и перегородок от вертикали и выпучиванием из плоскости; нарушение конструктивной связи между стенами, колоннами и перекрытиями при образовании трещин, разрывах связей; смещение балок, перемычек, плит на опорах.

Усиление каменных конструкций необходимо, если в сечениях усилия от расчетных нагрузок превышают расчетную несущую способность конструкции.

Фактическую несущую способность обследуемой конструкции Ф с учетом указанных факторов определяют по формуле

Ф = NK_JC,        (6.8)

где N— расчетная несущая способность конструкций, определяемая в соответствии с указаниями СНиПа с подстановкой в формулы расчетных сопротивлений кладки, определенных по фактическим (расчетным) значениям прочности материалов, фактической площади сечений кладки, бетона, арматуры и т. п.; Ктс — коэффициент технического состояния конструкций, учитывающий снижение несущей способности каменных конструкций при наличии дефектов, трещин, повреждений, при увлажнении материалов и т. п.

Коэффициент Arc принимается:

о при наличии дефектов производства работ (отсутствие перевязки, пустошовка, большая толщина растворных швов) — по следующим данным:

Отсутствие перевязки рядов кладки (тычковых рядов, арматурных сеток, каркасов):

в 5—6 рядах (40—45 см)........................ 1,0

в 8-9 рядах (60-65 см)........................ 0,9

в 10—11 рядах (75-80 см)...................... 0,75

Отсутствие заполнения раствором вертикальных швов (пустошовка) 0,9

При толщине горизонтальных швов более 2 см (3—4 шва на 1 м высоты кладки):

при марке раствора шва 75 и более................. 1,0

» 25-50.................................. 0,9

» менее 25................................ 0,8

Количество половняка в кладке превышает допуски более чем на 20 % 0,85

• для стен, столбов, простенков при наличии вертикальных трещин, возникающих вследствие перегрузки конструкций постоянными, временными и особыми (случайными) нагрузками, исключая трещины, вызванные действием горизонтальных сил (температурой, усадкой, осадкой фундаментов и т. п.), а также технологические трещины в кирпиче протяженностью по постели в полнотелом кирпиче не более 30 мм, а в пустотелых изделиях не более чем до первого ряда пустот по табл. 6.21.

Таблица 6.21. Коэффициент снижения несущей способности K_тс кладки стен столбов и простенков

• для кладки опор ферм, балок, перемычек, плит при наличии местных повреждений (трещин, сколов, раздробления), возникших под действием вертикальных и горизонтальных сил, — по табл. 6.22;

• для стен, столбов, простенков из красного или силикатного кирпича при огневом воздействии при пожаре — по табл. 6.23;

• для увлажненной и насыщенной водой кладки из красного и силикатного кирпича и камней Kjс =0,85;

• для кладки из природных камней правильной формы из известняка и песчаника Kjc = 0,8.

При определении несущей способности стен и простенков с вертикальными трещинами, возникшими в результате действия горизонтальных растягивающих сил (температурных, осадочных, усадке и т. п.), коэффициент Arc принимается равным единице. При этом следует учитывать ослабление трещинами расчетного сечения простенков и увеличение продольного изгиба отдельных элементов, разделенных вертикальными трещинами.

Таблица 6.22. Коэффициент снижения несущей способности К_тс кладки опор ферм, балок и перемычек

Таблица 6.23. Коэффициент снижения несущей способности К_тс кладки стен, простенков и столбов, поврежденных при пожаре

При наличии трещин в местах пересечения стен или при разрыве поперечных связей между стенами, колоннами и перекрытиями несущую способность и устойчивость стен, столбов, колонн и пилонов при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок определяют с учетом фактической свободной высоты стен и столбов между сохранившимися точками закрепления (связями) стен или столбов по вертикали.

При смещении на опорах прогонов, балок, плит перекрытий и покрытий проверяют несущую способность стен, столбов и пилястр на местное смятие и внецентренное сжатие по фактической величине нагрузки, эксцентриситета и площади опирания на кладку.

При местных просадках фундаментов или разрушении одного или нескольких несущих простенков нижнего этажа оставшаяся часть стены может работать по схеме свода. В этом случае несущую способ

ность сохранившихся простенков или участков стены определяют с учетом их перегрузки от веса вышележащих над сводом стен и перекрытий, а также возникающего при этом горизонтального распора.

Расчетную площадь сечения конструкций, наружные поверхности которых повреждены или разрушены в результате размораживания, коррозии или механического или огневого воздействия, определяют после расчистки и удаления ручным инструментом поврежденных слоев.

Необходимость выполнения срочных противоаварийных мероприятий (временного усиления) обследуемых конструкций устанавливается расчетом. При выполнении условия, представленного ниже, необходимо срочное временное усиление:

У_fF> Ф,

где Ф — фактическая несущая способность, определяемая по формуле (6.8), при этом ^рассчитывается по формулам СНиПа подстановкой в них фактических прочностных характеристик материалов (пределов прочности кладки, пределов текучести арматуры); F— усилие от фактических действующих нагрузок (без учета коэффициентов надежности по нагрузке); уу— коэффициент запаса, принимаемый равным 1,7 для каменных конструкций и 1,5 — для армокаменных конструкций.