Лекция 12. Расчет каменных конструкций зданий

Из камня возводят в основном стены зданий. Они могут быть сплошными или многослойными, из мелких камней или крупных блоков. Из камня выполняют также столбы, поддерживающие перекрытия и покрытия. Работа стен и столбов под нагрузкой зависит от конструктивной схемы зданий, а также от схемы их загружения.

12.1 Конструирование схемы каменных зданий

Распределение усилий между элементами здания зависит от жесткости перекрытий (материала, конструкции и длины), толщины и высоты стен и наличия в них проемов, а также от соединений между конструктивными элементами здания.

Здание представляет собой пространственную систему из отдельных элементов, связанных между собой. Наличие связей между этими эле- ментами обуславливает их совместную работу на вертикальные и го- ризонтальные нагрузки. Обеспечение связей примыкающих или пере- секающихся стен между собой осуществляется перевязкой камней (иногда и армированием), а перекрытий и покрытий со стенами – ан- керами.

На характер восприятия вертикальных нагрузок эти связи суще- ственного влияния не оказывают (кроме повышенной устойчивости). В горизонтальном же направлении стены и столбы фактически опи- раются на перекрытия и стены в поперечных плоскостях. Поэтому в восприятии горизонтальных нагрузок наличие этих поперечных кон- струкций (опор) и расстояние между ними имеют определяющее зна- чение. По степени жесткости горизонтальные опоры делятся на жест- кие и упругие.

За жесткие опоры принимают: поперечные устойчивые конструк- ции – поперечные каменные и бетонные стены толщиной не менее 12 см, железобетонные стены толщиной не менее 6см, контрфорсы, по- перечные рамы с жесткими узлами, отрезки поперечных стен и другие конструкции, рассчитанные на горизонтальные нагрузки;

покрытия и междуэтажные перекрытия при расстоянии между по- перечными устойчивыми конструкциями не более указанных в нормах (12…54м). вышеупомянутые расстояния зависят от типа перекрытий и группы кладки;

ветровые пояса, фермы, ветровые связи и железобетонные обвяз- ки, рассчитанные по прочности и по деформациям на восприятие го- ризонтальной нагрузки, передающейся от стен.

За упругие опоры принимают покрытия и междуэтажные перекры- тия при расстояниях между поперечными устойчивыми конструкциями, превышающих указанные в нормах, а также при от- сутствии ветровых связей.

Деление кладок на группы выполняется в зависимости от вида кладки, прочности камней и растворов.

В зависимости от жесткости опор здания в целом делятся на здания с жесткой и упругой конструктивными схемами. Жесткая конструк- тивная схема характерна, как правило, для многоэтажных граждан- ских зданий, упругая — для одноэтажных промышленных.

12.2 Рекомендации по предварительному назначению толщины стен

Толщина стен h малоэтажных (1...5 этажей), а также верхних эта- жей многоэтажных отапливаемых зданий назначается по теплотехни- ческим соображениям. Такая толщина, как правило, обеспечивает необходимую несущую способность стен. Для неотапливаемых, а так- же нижних этажей отапливаемых зданий толщина стен определяется расчетом их несущей способности. Поскольку несущая способность стен зависит от их гибкости, то при назначении толщины следует ис- ходить также из того, что отношение для стен без проемов, несущих нагрузки от перекрытий и покрытий, при свободной длине 1 = 2 Н не должно превышать предельных значений, приведенных в нормах. Здесь Н — высота этажа.

Для стен с пилястрами и столбов сложной формы сечения вместо h принимается условная толщина , где i = . Для столбов круглого и многоугольного сечения, вписаннного в окруж- ность, 0,85d, где d — диаметр сечения столба.

При высоте этажа Н больше свободной длины стены l отношение l/H должно быть не больше 1,2 .

Во всех других условиях отношения для стен, перегородок и столбов сле- дует принимать с поправочными коэффициентами k по действующим нормам.

При расстояниях между связанными со стенами поперечными устойчивыми конструкциями l k h, отношение Н/h не ограничива- ется и толщина h определяется расчетом на прочность. При свободной длине 1, равной или большей Н, но не более 2Н должно соблюдаться условие Н +1 3k h.