Шпаргалка по "Строительству"

1.Для каменных конструкций применяются как искусственные, так и естественные каменные материалы .их можно классифицировать следующим образом:- для ручной кладки массой до 32 кг; 
- крупные блоки; стеновые панели; фасадные изделия. 
К каменным материалам и изделиям, применяемым при ручной кладке, относятся:1. Кирпич полнотелый глиняный пластического полусухого прессования, силикатный, шлаковый и др.2. Кирпич пустотелый пластического прессования, и полусухого прессования,. Применение пустотелого кирпича уменьшает теплопроводность, что дает возможность уменьшить толщину наружных стен на 1/2 кирпича, а это уменьшает вес стен на 30 % и экономичнее решается фундамент.3. Камни - это изделия по размеру больше, чем кирпич, но допускающие ручную кладку. Керамические пустотелые  = 1400 кг/м³4. Камни бетонные сплошные и пустотелые из легкого бетона = 1800 кг/м³; вес камня не должен превышать 32 кг. Пустотелые камни наиболее эффективны в наружных ограждающих конструкциях зданий.5. Камни из автоклавных и безавтоклавных ячеистых бетонов .6. Камни из местных природных материалов. К крупным блокам относятся:Крупные блоки бетонные и силикатные из плотного бетона. Крупные блоки бетонные и силикатные из ячеистых бетонов. Крупные блоки из кирпича и керамических камней ,изгот. в специальных цехах.4. Крупные блоки из природного камня .К стеновым панелям относятся:1) панели кирпичные;2) панели из керамических камней.Эти панели армируются сварными каркасами и сетками и изготавливаются в специальных цехах.Наружная керамическая панель показана. Панели могут быть 1-; 2х-; 3х, чаще всего с жесткими утеплителем.К фасадным изделиям, которые улучшают внешний вид здания и увеличивают долговечность стен, относятся:1. Керамические фасадные изделия в виде лицевого кирпича или камня, закладных плит, облицовочных прислонных плиток2. Бетонные фасадные изделия в виде фасадных плит из цементного или силикатного бетона.3. Облицовочные плиты из природного камня.4. Ковровые облицовочные материалы в виде керамических или стеклянных плиток, наклеенных лицевой поверхностью на бумажную основу и используемые при бетонировании панелей и блоков.Основной характеристикой прочности камня является его марка, то есть предел прочности образца установленной формы при испытании на сжатиею.Марка кирпича устанавливается из испытаний на сжатие и изгиб).По маркам камни бывают:- малой прочности марки 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50; средней прочности марки 75, 100, 125, 150, 200;- высокой прочности марки 250, 300, 400, 500, 600, 80С, 1000.К каменным материалам, применяемым для кладки наружных стен, кроме требования по прочности, предъявляется требование морозостойкости (Мрэ).Морозостойкость  определяется числом циклов замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии, которое выдерживает образец при снижения прочности не более чем на 25 %. марки по морозостойкости от Мрэ 10 до Мрэ 300. 
2.Каменная кладка является монолитным неоднородным упруго-пластическим материалом. при центральном приложении нагрузки к кладке камень и раствор могут одновременно испытывать и внецентренное сжатие, и изгиб, и растяжение, и срез, и смятие.Основные причины такого сложного напряженного состояния:1. Неоднородность растворного шва вследствие недостаточно идеального перемешивания, различной толщины слоя и т.п.2. Различие деформативных свойств камня и раствора приводит к тому, что в плоскостях контакта камня и раствора возникают касательные напряжения.3. Наличие пустот в вертикальных швах кладки и отверстий в пустотелых камнях приводит к концентрации напряжений в зоне этих: отверстий. Неоднородность камней и геометрические несовершенства их приводят к концентрации напряжений на выступающих частях камней.Можно выделить три стадии разрушения, для кладки из кирпича эти стадии показаны на рис.1 стадия характеризуется появлением первых волосных трещин в отдельных кирпичах .Эта стадия наступает при нагрузках ( 0,6 - 0,8 )N_разруш. при цементных растворах, (0,5-0,7) Nразруш. При сложных растворах и (0,4-0,6) N разруш при известковых растворах. Появление волосных трещин свидетельствуют том. что действующие нагрузки превзошли допустимые пределы.2 стадия характеризуется соединением трещин в отдельных кирпичах и образованием трещин, проходящих через несколько кирпичей. Эта стадия наступает при нагрузках порядка (0.8-0,9) Nразруш3 стадия соответствует саморазрушению кладки в результате расслоения кладки на отдельные столбики шириной примерно по 1/2 кирпича, раздавливания отдельных кирпичей в этих столбиках и, наступает потеря устойчивости отдельных столбиков всей кладки. 3 стадия наблюдается в лабораторных условиях при быстром нарастании деформаций. В естественных условиях 2 стадия является началом окончательного разрушения кладки, поскольку возникшие в этой стадии сквозные трещины не стабилизируются, а продолжают развиваться и увеличиваться без увеличения нагрузки,Поэтому действительная разруш нагрузка составляет 80-90 % от эк-ой разруш. нагрузки.  

 

 

3. Прочность кладки зависит от марки камня и марки раствора, но прочность кирпича на сжатие используется незначительно, с ростом прочности кирпича и раствора прочность кладки возрастает но до определенного предела.2. При сжатии отдельные кирпичи в кладке работают на изгиб и срез, поэтому марка кирпича устанавливается из его прочности на сжатие и изгиб. Изгиб и срез отдельных кирпичей происходит вследствие неравномерной плотности раствора в шве: причем это в большей степени проявляется при слабых растворах, что подтверждается просвечиванием рентгеновскими лучами растворного шва кладки.3. На прочность кладки влияют форма поверхности кирпича и толщина шва; чем ровнее кирпич и тоньше шов, тем прочнее кладка.4. На прочность кладки влияют размер сечения кладки (толщина стены): при уменьшении размеров сечения кладки ее прочность возрастает. Это отчасти объясняется уменьшением количества швов.5. На прочность кладки влияет различие деформативных свойств кирпича и раствора. Поперечное расширение кирпича при сжатии в 10 раз меньше поперечного расширения раствора, поэтому при сжатии кладки в кирпиче возникают растягивающие усилия вследствие большего удлинения раствора шва, который и растягивает кирпич благодаря сцеплению кирпича с раствором.6. Прочность кладки возрастает с течением времени вследствие возрастания прочности раствора. 
На прочность кладки при сжатии не влияет система перевязки и сцепление раствора с кирпичом.3.Местное сжатие (смятие) кладки имеет место в том случае если сжимающее усилие передается не по всей площади сечения. кладки, а только по ее части (рис. ); остальная же часть сечения остается незагруженной. Проведенные экспериментальные исследования показали, что прочность кладки при смятии выше, чем при сжатии. Это объясняется тем, что незагруженная часть сечения участвует в работе ( создавая эффект обоймы (препятствует поперечным деформациям). 
 
 
 

 

 

 

 

 

4. Прочность каменных кладок при работе их на растяжение, срез и изгиб зависит главным образом от величины сцепления между раствором и камнем. 
Различают два вида сцепления:нормальное - S (рис.14а) и касательное - Т (рис.14б). Эксперименты показали, что касательное сцепление в два раза больше нормального, то есть Т= 2 • S 
 
Рис.14.Величина сцепления возрастает: 
- с увеличением марки раствора; 
- при более шероховатой поверхности камня; 
-при более чистой поверхности камня; 
- при увлажнении камня.Сцепление нарастает во времени и достигает 100% через 28 суток.В вертикальных швах кладки вследствие усадки раствора при твердении, сцепление его с камнем значительно ослабляется или совсем нарушается с одной из прилегающих боковых поверхностей камня. 
Поэтому в расчетах сцепление в вертикальных швах не учитывается, а учитывается сцепление только в горизонтальных швах кладки.В соответствии с касательным и нормальным сцеплением различают два вида растяжения кладки: растяжение по перевязанному и неперевязанному шву.Растяжение кладки по неперевязанному шву (рис. 15а) в чистом виде практически не встречается, а главным образом имеет место при работе кладки на внецентренное сжатие при больших эксцентриситетах, когда происходит растяжение кладки с одной стороны, как показано на рис 15б.  
Рис15.Растяжение кладки по перевязанному шву (рис.16) встречается в конструкциях резервуаров растяжение. В этом случае разрыву сопротивляются только участки горизонтальных швов (вертикальные швы не учитываются), в которых действует касательное сцепление. Разрушение кладки может происходить по штрабе при слабых растворах и прочных камнях, либо по камням и частично по штрабе при прочных растворах и малой прочности камня.

 

 

 

 

 

 

 

5.Срез кладки так же, как и растяжение, может быть по перевязанному и неперевязанному шву. 
При действии усилий вдоль горизонтальных швов (рис. 17а) 
 
 
Рис.17 
имеет место срез по неперевязанному шву, который встречается в подпорных стенах (рис. 17.б) или в пятовых сечениях арок (рис. 17 в). В этом случае сопротивление оказывает касательное сцепление раствора с камнем, а при сжимающих нормальных напряжениях в кладке сопротивление срезу увеличивается благодаря возникновению сопротивления от трения. 
При действии усилий перпендикулярно горизонтальным швам (рис.18а) имеет место срез 
по перевязанному шву, который встречается в консольных выступах (рис.18 б). В этом случае учитывается сопротивление только камня срезу без учета вертикальных швов. 
 
 
 
Рис.18 
Расчетное сопротивление кладки при срезе - Rsq по перевязанному и неперевязанному шву в зависимости от марки раствора и камня приведено в /4/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.В каменной кладке различают следующие деформации: объемные, возникающие во всех направлениях, вследствие усадки раствора и камня или от изменения температуры;- силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действия силы. 
Усадочные дефц-ии кладки-  _st зависят от материала кладки. Например, для кладки из обожженного глиняного кирпича усадку можно не учитывать ввиду ее малости, а для кладок из силикатного кирпича и бетонных камней  _st - 3 • 10⁴ . 
Температурные деформации кладки также зависят от материала кладки и коэффициента линейного расширения кладки -  _t. Например, для глиняного кирпича и керамических камней _t = 0,5-10^-5, а для силикатного кирпича и бетонных камней.  _t = 1*10^-5 
При действии нагрузки (силовые деформации) каменная кладка представляет собой упругопластический материал, и поэтому при действии нагрузки зависимость между напряжениями и деформациями не подчиняется закону Гука. Начиная с небольших напряжений в кладке, кроме упругих ,развиваются и пластические деформации. Поэтому силовые деформации будут зависеть от характера приложения нагрузки и могут быть трех видов: 
1) деф. при однократном загружении кратковременной нагрузкой;2) деформации при длительном действии нагрузки;3)деформации при многократно повторных нагрузках.Если каменную кладку нагружать очень быстро и довести до разрушения за несколько секунд, то в кладке возникнут только упругие деформации ,и кладка будет работать как упругий материала зависимость между напряжениями и деформациями будет линейной.Если каменную кладку в лабораторных условиях загружать в течение 1 часа постепенно до разрушения, то зависимость между напряжениями и деформациями получается нелинейной; для данного случая кривая зависимости  Таким образом полные деформации будут слагаться из упругих и неупругих. В этом случае модуль деформации кладки - Е будет величиной переменной: С возрастанием напр. угол  - уменьшается последовательно, уменьшается и модуль деформаций.>. Знач.модуль деф. будет при  , то есть  -это нач. или мгновенный модуль упругости, велич. Кот-го для данного вида кладки 7.Под предельным принимают такое состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, то есть теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получает недопустимые деформации или местные повреждения.Каменные конструкции должны отвечать требованиям прочности. устойчивости, выносливости , а также требованиям пригодности к нормальной эксплуатации .Расчет по 1 группе предельных состояний должен предотвратить конструкцию от: разрушения  потери устойчивости формы конструкци ;потери устойчивости положения; усталостного разрушения (расчет на выносливость при многократно повторных нагрузках);- разрушения при совместном воздействии силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (попеременного замораживания-оттаивания,т.д.Расчет по 2 группе предельных состояний должен предотвратить конструкции от: чрезмерных деформаций; недопустимого раскрытия трещин; 
- расслоения многослойной НАГРУЗКИ подразделяются на постоянные и временные.В свою очередь временные подразделяются на: длительно действующие, кратковременные и особые.Постоянные нагрузки: вес несущих и ограждающих конструкций, масса и давление грунта.Временные длительно действующие нагрузки: вес стационарного оборудования (станки, сыпучее в емкости, нагрузки в складах, архивах, библиотеках и т.п.).Особые нагрузки: сейсмические, взрывные, неравномерность деформаций оснований и т.п.При расчете конструкций пользуются сочетаниями нагрузок.Осн. сочетания 1 группы:(постоянные)+ (одна длительная) или (одна из ратковременных).Основные сочетания второй группы: (постоянные)*(длительные)-0,95 + (одна и более кратковременных) -0,9.Особые сочетания: (постоянные) + (длительные)-0,95 + (возможные кратковременные) -0,8 + (одна из особых).Нормативные нагрузки g_n устанавливаются нормами при нормальной эксплуатации здании и сооружении, поэтому этими нагрузками пользуются чаще всего при расчетах по второй группе предельных состояний.Расчетные нагрузки g определяются с учетом возможности отклонения от нормативных значений в большую или меньшую сторону.Это отклонение учитывается умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке -  :  Расчетные нагрузки используются главным образом в расчетах по 1 группе предельных состояний. Численные назначения   чаще всего больше единицы, но и бывает неблагоприятных состояний, когда   принимается меньше единицы.РАСЧЕТНЫЕ СОП-ИЯ ЛАДКИ.Прочностные хар-ки кладки, принимаемые в расчетах, опр. на основании многих испытаний образцов.Нормативное сопротивление кладки определяется как минимальное контролируемое значение предела прочности кладки при гарантированной прочности с обеспеченностью 0,95.

8.Расчет элементов каменных конструкций при центральном сжатии производят по формуле: 
 где N - расчетная продольная сила;R - расчетное сопротивление кладки сжатию;  
А - площадь сечения элемента;m_g- коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки вследствие ползучести кладки, благодаря чему увеличиваются прогиб и эксцентриситет, и уменьшается разрушающая нагрузка; 
 - коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблицам /4/ в зависимости от гибкости - А. 
В свою очередь гибкость определяется как для упругого материала:   или для прямоугольного сечения   
где i - радиус инерции сечения ( );  
h - меньший размер прямоугольного сечения; 
i_c - расчетная высота (длина) элемента. 
При определении i_c учитываются условия опирания элемента: 
- при неподвижных шарнирных опорах 
1о = Н (рис.22 а); 
- при упругой верхней опоре и жестком защемлении внизу i_o=1,5*Н (рис.226); 
- при свободно стоящей конструкции i₀ = 2Н (рис. 22 в); 
где Н - расстояние между перекрытиями или другими горизонтальными опорами 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.Внецентренное сжатие является наиболее рас-ным видом напр-ного сост-ия каменных кон-й Эксп-нты на внецентрено сжатых образцах показали:1.Фактическое разрушающее усилие в 1,5раза > пол-го теор-кого по ф-м сопромата как для упругого материала.Отчасти такое расхождение можно объяснить криволинейностью эпюры нап-ий в отличие от прямолинейной эпюры нап-ий, приним. как для упругого материала с постоянным модулем упругости.2.Вмомент разруш. деформации кладки при внецентренном сжатии значительно больше, чем при центральном сжатии Это отчасти объястняется тем, что < напряженная часть сеч. вкакой-то мере помогает работе > напряженой части и происходит перераспределение напряж. благодаря пластическим деф-ям кладки.3.При значительных эксцентриситетах (е₀) прил. нагрузки N (рис.25) в растянутой зоне возникнут трещины, что приведет к измен. работы сеч.Если трещина глубиной- С, то видно, что величина эксцентриситета е₀ уменьшится и станет равной :  
Если в этом выражении принять e1 =0, то получим, е0 = 0,5*С, то есть при раскрытии трещины до С = 2*е0 дей-ая нагрузка N будет центральной по отнош. к оставшемуся сеч.При раскрытии трещины происходящее уменьшение. момента сказывается > чем уменьшение сеч. по мере образования трещин. Этим и объясняется некоторое возрастание несущей способности элемента до определенного предела после раскрытия трещины, так как создается > равномерное распределение напряжений по сечению за счет уменьшения эксцентриситета приложения нагрузки к оставшемуся сечению. Такое явление свойственно только внецентренному сжатию, так как при поперечном изгибе 1 трещина уменьшает сечение, но не уменьшает момент ,и поэтому сечение разрушается.  
Рис.25 
4. Специальные эксперименты позволили определить зависимость между эксцентриситетами (е₀) приложения силы, расстоянием от более сжатой грани сечения до центра тяжести сечения (у) и величиной раскрытия швов кладки. На основании этих опытов нормами принят предельный эксцентриситет – е₀, Пр = 0,7*У при достижении которого требуется производить расчет по раскрытию трещин. На основании экспериментальных исследований приняты следующие допущения при расчете кладки на внецентренное сжатие - расчет исходит из условия равновесия между внешней расчетной силой (N) и прямоугольной эпюрой сжимающих напряжений взамен действительной криволинейной эпюры, как показано на рис. 26; 
10. Расчет сечений при местном сжатии (смятии) должен производиться при нагрузках, приложенных к части площади сечения (при опирании на кладку ферм, балок, прогонов, перемычек, плит перекрытий и т.п.) по формуле: 
где   - продольная сжимающая сила; 
Ас - площадь смятия, на которую передается нагрузка; 
Rc - расчетное сопротивление кладки при смятии;  
d - коэффициент, зависящий от вида кладки;  
 - коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки, определяемый в соответствии с рис.23При равномерном распределении давления  = 1.При треугольной эпюре давления   0,5. 
Paсчетное сопротивление кладки R_c определяется по формуле: 
.   
Рис.23 
где. А - расчетная площадь сечения, определяемая по правилам, приведенным в нормах; на рис.24, показаны некоторые наиболее часто встречающиеся случаи смятия; 
 коэффициент, зависящий от материала кладки и места приложения нагрузки ( 1 <   < 2). 
 
Рис.24

 

 

 

 

 

 

11.Расчет изгибаемых элементов каменных конструкций следует производить по формуле: 
 
где М - расчетный изгибающий момент; 
W - момент сопротивления сечения кладки при упругой ее работе; 
R_tb - расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе 
по перевязанному сечению. Кроме этого, изгибаемые каменные элементы следует рассчитывать на поперечную силу по формуле: 
 
где R - расчетная поперечная сила; 
W- расчетное сопротивление кладки главным растягивающим 
напряжениям при изгибе;  
Z - плече внутренней пары сил, для прямоугольного сечения 
Z = 2*h/3.  
Проектирование каменных конструкций, работающих на изгиб по неперевязанному сечению, не допускается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Расчет кладки на срез по перевязанному шву выполняется по формуле  
 
где А - расчетная площадь сечения; 
R_sq - расчетное сопротивление кладки срезу по перевязанному сечению, проходящему по камню.  
При расчете кладки на срез по неперевязанному шву сопротивление кладки будет осуществляться за счет касательного сцепления и за счет сил трения: 
 
где А - расчетная площадь сечения; 
р. - коэффициент трения по шву кладки, принимаемый для кладки из кирпича и камней правильной формы равным 0,7; 
 = Р/А - среднее напряжение сжатия при наименьшей расчетной нагрузке Р, определяемой с коэффициентом безопасности по нагрузке равным 0,9; 
Rsq - расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному сечению. Расчет кладки на срез по неперевязанному шву следует производить по формуле: 
 
где n - коэффициент, принимаемый для кладки из сплошных камней равным 1,0, а для кладки из пустотных камней равным 0,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.Сетчатое армирование эффективно при небольших бкостях   < 53 или   < 15, потому что при больших гибкостях сетчатое армирование практически не увеличивает прочности.3. Сетчатое армирование внецентренно сжатых элементов эффективно при эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения (для прямоугольного сечения е₀ < 0,17*h). 
Чтобы сетчатое армирование было эффективным, необходимо выполнить следующие нормативные требования:- арматурные сетки следует укладывать с шагом - S не реже чем через 400 мм или через 5 рядов кладки из обыкновенного кирпича, через 4 ряда кладки из утолщенного кирпича, через 3 ряда кладки из керамических камней. При более редком расположении сеток эффект армирования значительно снижается; 
- швы кладки должны иметь толщину, превышающую диаметр арматуры (или сумму диаметров продольной и поперечной арматуры) не менее чем на 4 мм для лучшей анкеровки в кладке;- диаметр сетчатой арматуры должен быть не менее 3 мм и не более 5 мм при пересечении арматуры в швах и не более 8 мм без пересечения. Это связано с тем, чтобы швы не получались слишком большими;- расстояние между стержнями сетки - С следует принимать от 30 до 120 мм;- количество сетчатой арматуры, учитываемой в расчете, должно составлять не менее 0,1 % объема кладки.Расчет на прочность элементов с сетчатым армированием при центральном сжатии производится по той же формуле, что и неармированных элементов: 
   
где Rsk - расчетное сопротивление при центральном сжатии армированной кладки (R_Sk   2 R); . - процент армирования кладки по ъему.  ,где   и   - соответственно объем арматуры и кладки. 
Для сетки с квадратными ячейками величиной "С" из арматуры сечением A_st при расстоянии между сетками - S (рис.28.) процент армирования получается равным: 
 
Расчет на прочность внецентренно сжатых элементов с сетчатым армированием при малых эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения ( е₀< 0,17h) производится по той же формуле, что и для еармированных элементов:  , R_Skb   2- R,где R_Skb - расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии, определяемое по ормулам:при марке раствора 50 и ыше:  при марке раствора 25 и менее (при проверке прочности кладки в процессе ее:   
где R₁ - расчетное сопротивление сжатию неармированной кладкив рассматриваемый срок верд.