Проектирование кирпичного столба с сетчатым армированием

Методические указания. Данные для проектирования кирпичного столба с сетчатым армированием, при выполнении проекта в режиме диалога с ЭВМ печатаются после проверки расчета колонны и фундамента. Проектирование кирпичного столба рекомендуется выполнять в следующей последовательно- сти:

· по заданному расчетному усилию N и эксцентриситету его относительно- го центра тяжести сечения e 0, принимая величину средних напряжений в кладке не более 3 МПа, находится ориентировочно требуемая площадь сечения столба, по которой назначаются размеры ширины b и высоты h сечения с учетом кратности размера кирпича;

· для принятых размеров сечения столба вычисляется максимальное на- пряжение в кладке и назначаются марки кирпича и раствора с учетом то- го, чтобы расчетное сопротивление неармированной кладки было не ме- нее 0,6 от максимального (для случая расчета армированной кладки);

· определяется требуемое армирование кладки (в %), по которому назна- чаются диаметр, размер ячейки и шаг сеток; сетки проектируются из про- волочной арматуры класса Вр500 или А240;

· выполняется проверка несущей способности принятого конструктивного решения кирпичного столба с сетчатым армирование; при этом допуска-ется, что фактическая несущая способность столба может быть до 1,5 раза выше заданной величины продольной силы N.

Если сечение столба будет принято прямоугольным (b < h), то следует про- извести проверку несущей способности в перпендикулярной плоскости дейст- вия момента на случай центрального сжатия.

Все расчеты должны выполняться с учетом заданного ЭВМ вида кирпича. Рассмотрим пример проектирования кирпичного столба по следующим ис-

ходным данным, полученным от ЭВМ (см. рис. 20) для наиболее опасного се- чения на высоте 2/3 H: величина расчетной продольной силы N = 775 кН; вели- чина расчетной продольной силы от длительных нагрузок Ng = 648 кН; эксцен- триситет продольной силы относительно центра тяжести сечения e 0= 6,0 см =

=60 мм; расчетная высота столба l 0= H= 4,8 м = 4800 мм; кирпич силикатный

полнотелый.

Решение. Определим требуемые размеры поперечного сечения столба, принимая величину средних напряжений в кладке σ = 2,5 МПа, тогда получим:

A=N/σ = 775·103/2,5 = 0,31·106 мм2. Назначаем размеры сечения кирпичного столба с учетом кратности размерам кирпича b =510 мм и h =640 мм с A =510·640=0,3264·106 мм2=0,3264 м2 (рис. 23).

Так как заданная величина эксцентриситета e 0 = 60 мм < 0,17 h =

=0,17·640=109 мм, то согласно 7.31 [7], столб можно проектировать с сетча- тым армированием.

Вычисляем максимальное (у наиболее сжатой грани) напряжение в кладке с принятыми размерами сечения, пользуясь формулами (13) и (14) [7]:

σmax = N/ (mgφ 1 Acω)= 775·103/(1·0,9·0,2652·106·1)= 3,25 МПа,

где Ac=A (1−2 e 0/ h)=0,3264·106(1−2·60/640)= 0,2652·106мм2, а значения ко- эффициентов mg = 1, φ 1 = 0,9 и ω = 1 принято предварительно ориентировочно.

Тогда расчетное сопротивление неармированной кладки должно быть не менее 0,6·3,25 = 1,95 МПа.

По табл. 2 [7] принимаем для кладки столба марку кирпича 150 и мар- ку раствора 75 (R = 2,0 МПа). Так как площадь сечения столба A= 0,3264 м2> 0,3 м2, то, согласно п. 6.12 [7], расчетное сопротивление кладки не коррек- тируем.

Преобразуя формулу (31)[7], вычислим требуемый процент армирования кладки, принимая значение Rskb = σmax = 3,25 МПа, тогда получим:

где Rs = 0,6·415 = 249 МПа для арматуры сеток класса Вр500 с учетом ко- эффициента условий работы γcs = 0,6 (см. табл. 14 [7]), а y=h /2 = 640/2=320 мм.

Рис. 23. К расчету кирпичного столба с сетчатым армированием:

а – расчетная схема; б – эпюры усилий N и М; в – эпюра коэффициента φ 1;

г – схема армирования столба

Для диаметра арматуры сеток 5 мм (Ast= 19,6 мм2) и шага сеток s = 158 мм (через каждые два ряда кладки при толщине шва 14 мм), вычислим размер ячейки сетки с перекрестным расположением стержней, который должен быть не более:

c = 2 Ast ×100 /(μs) = 2 ×19,6 ×100 /(0,40 ×158) = 62

мм.

Принимаем размер c = 50 мм, при этом получим фактический процент се- точного армирования каменной кладки:

μ = 2 Ast ×100 /(cs) = 2 ×19,6 ×100 /(50 ×158) = 0,496%,

значения:

что не превышает предельного

μ max =

50 R

(1 - 2 e 0 / y) Rs

= 50 × 2,0

(1 - 2 × 60 / 320)249

= 0,677%.

Определяем фактическую несущую способность запроектированного се- чения кирпичного столба с сетчатым армированием (рис. 23, г).

Согласно п. 7.3 [7], для определения коэффициентов продольного изгиба расчетная высота столба при неподвижных шарнирных опорах будет равна l 0 = H = 4800 мм, соответственно гибкость в плоскости действия изгибающего момента: λh = l 0 / h = 4800/640 = 7,5.

Высота сжатой части сечения: hc = h − 2 e0 = 640−2·60 = 520 мм, и соответст- вующая ей гибкость: λhс = l 0 / h = 4800/520 = 9,2.

При λh < 10 по табл. 21 [7] находим η = 0, тогда коэффициент, учиты- вающий влияние длительной нагрузки, будет равен mg = 1.

Вычисляем прочностные и деформативные характеристики армированной кладки:

· расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжа- тии:

· упругую характеристику кладки с сетчатым армированием по формуле (4) [7]:

α sk

= α Ru Rsku

= 750 4,0

6,98

= 430,

где α = 750 принимаем по табл. 16 [7] для силикатного полнотелого кирпича; Ru = kR = 2·2,0 = 4 МПа; а Rsku =kR +2 Rsn μ/ 100 = 2·2,0 +2(0,6·500)×

×0,496/ 100 = 6,98 МПа.

Пользуясь табл. 19 [7], по величинам гибкостей λh и λhс и значению упругой характеристики армированной кладки αsk находим значение коэффици- ентов продольного изгиба для армированной кладки при внецентренном сжа- тии φ = 0,844 и φc = 0,784; соответственно получим φ 1= (φ + φc)/2 = (0,844 +

+0,784)/2 = 0,814.

Коэффициент ω, учитывающий повышение расчетного сопротивления кладки при внецентренном сжатии, определяем по табл. 20 [7], где

ω = 1 + e 0/ h = 1 + 60/640 = 1,09 < 1,45.

Тогда фактическая несущая способность запроектированного кирпичного столба при внецентренном сжатии будет равна:

Nu=mg φ 1 Rskb Ac ω = 1·0,814·3,54·0,2652·106·1,09 = 833·103 Н = 833 кН.

Так как сечение прямоугольного профиля и b < h, то по требованию п. 7.11[7] выполняем проверку несущей способности столба на центральное сжа- тие в плоскости, перпендикулярной действию изгибающего момента, в соответ- ствии с п. 7.30 [7].

Поскольку при центральном сжатии армирование кладки не должно быть более 50 R / Rs = 50·2,0/249 = 0,402 % < μ= 0,496%, то в расчете на центральное сжатие принимаем μ= 0,402%, соответственно получим следующие значения прочностных и деформативных характеристик армированной кладки:

Rsk= R + 2 μRs / 100 = 2,0 + 2·0,402·249/100= 4,0 МПа ≤ 2 R= 4,0 МПа;

αsk = 468 и φ = 0,794 при λh = l 0 / h = 4800/510 = 9,4.

Тогда несущая способность при центральном сжатии составит:

Nu= mg φRsk A = 1·0,794·4,0·0,3264·106 = 1037·103 Н = 1037 кН>833 кН.

Следовательно, фактическая несущая способность столба будет опреде- ляться случаем внецентренного сжатия и составит Nu =833кН>775 кН, поэтому прочность кирпичного столба обеспечена.

Теперь можно заполнить контрольный талон, как это показано на рис. 24

для рассмотренного примера расчета и получить от ЭВМ результаты про- верки.

========================================================================================================================

ПГС	4 курс П11 гр.I Kод	b	h	Марка Марка	Cетчатое	армирование	N(кH) Oценка	Контр.	I
Кравцов С.Н.	Iзадания	(см)	(см)	кирпича раствора	d(мм) c(мм)	s(мм) тип	факт. чертежа	сумма	I

Срок сдачи информацииI :: : : :: : :: :: I По 6 этапу до 270310I 102.06 51 64 150 75 5 50 158 1 833 5 1494.06 I

=====================I------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I

Пояснения к заполнению контрольного талона:

b – ширина сечения кирпичного столба, см: h – высота сечения кирпичного столба, см; d – диаметр арматуры сетки, мм;

c – размер ячейки сетки, мм;

s – шаг сеток, мм;

тип – если сетки типа «зигзаг», то следует записать 2;

N – расчетная несущая способность кирпичного столба с

Факт фактически принятыми проектными параметрами, кН;

Оценку чертежа колонны и фундамента записывает преподаватель.

========================================================================================================================

ПГС 4 курс П11 гр.I Kод b h Марка Марка Cетчатое армирование N(кH) Oценка PезультатI Кравцов С.Н. Iзадания (см) (см) кирпича раствора d(мм) c(мм) s(мм) тип факт. чертежа ошибок I

Информация студента I 102.06 51. 64. 150. 75. 5. 60. 158. 1. 833. 5. I

Результаты проверки I 51. 64. 150. 75. 5. 60. 158. 1. 833. 5. I

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Bы OTЛИЧHO выполнили расчет кирпичного столба,

желаю успешной защиты проекта, до новых встреч «ЭВМ».

Рис. 24. К автоматизированному расчету кирпичного столба с сетчатым армированием:

а – заполненный контрольный талон; б – результаты диалога с ЭВМ