На
внецентренное сжатие работают конструкции каменных зданий, в которых продольная
сжимающая сила приложена с эксцентриситетом,
либо элементы в сечениях которых одновременно действует осевая сила
и изгибающий момент
, то есть
.
При
небольших эксцентриситетах все сечение сжато и эпюра напряжений имеет криволинейное
очертание (рис. 14.2). По мере увеличения эксцентриситета, сжимающие напряжения
со стороны, удаленной от силы, уменьшаются, а затем меняют знак, то есть
возникает растяжение (рис. 14.3). В растянутой зоне при достижении напряжений
предела прочности кладки растяжению по горизонтальным швам
образуются трещины, и эта часть кладки как бы исключается из работы. В сжатой
зоне сечения со стороны продольной силы нагрузку воспринимает ненарушенная
часть сечения высотой
(рис. 14.4).
Поскольку сжимающие напряжения распределены по сечению
неравномерно, временное сопротивление кладки сжатию достигается первоначально в краевых участках. Однако
при этом несущая способность не исчерпывается, так как в наиболее нагруженных
участках вследствие ползучести развиваются значительные деформации, и тогда
включаются в работу менее загруженные участки, которые сдерживают поперечные
деформации сжатой зоны и тем самым повышают ее временное сопротивление по
сравнению с центрально сжатыми элементами. Это явление учитывается при расчете
коэффициентом , величина которого для кирпичной
кладки прямоугольного сечения находится из выражения
,
(7)
а для сечений произвольной формы
,
(8) где
расстояние до центра тяжести сечения,
которое при
принимают из условия
.
Вследствие сложности напряженного состояния
внецентренно сжатых элементов при расчете их прочности исходят из эмпирических
формул, основанных на следующих допущениях: растянутая зона, если она имеется,
исключается из работы; напряжения в сжатой зоне считаются распределенными
равномерно (рис. 14.5); неравномерность распределения напряжений по сечению
учитывается коэффициентом .
Несущая способность внецентренно сжатого каменного элемента обеспечена, если выполняется условие:
,
(9) где
;
эксцентриситет
длительных нагрузок;
площадь сжатой части сечения, у
которой центр тяжести совпадает с точкой приложения внешней силы
в предположении прямоугольной эпюры
напряжений, для прямоугольного сечения имеем
, здесь
площадь всего сечения;
коэффициент продольного изгиба,
определяемый как среднее арифметическое между коэффициентом продольного изгиба
для всего сечения высотой
и коэффициентом продольного изгиба
для сжатой части сечения элемента, высота
которой для прямоугольного сечения
;
. При этом
определяется
по гибкости сжатой части
, где
радиус
инерции сжатой части.
При расчете элементов толщиной 25 см и менее учитывают
случайные эксцентриситеты : для несущих стен
см; для самонесущих и отдельных слоев
трехслойных несущих стен
см. Полный
эксцентриситет будет равен
.
Опыты показывают, что при может
быть допущено небольшое раскрытие трещин в горизонтальных швах. Такое раскрытие
не вызывает появление видимых трещин в облицовке и штукатурке стен. Однако при
раскрытие швов становится заметным. В
этом случае помимо расчета прочности необходим расчет кладки по раскрытию трещин.
Наибольшая величина эксцентриситета с учетом случайного не должна превышать для
основных сочетаний нагрузок 0,9у, для особых – 0,95у, а для стен толщиной
см – 0,8у и 0,85у.
![]() |
![]() |
Рис. 14.3 Рис. 14.4 Рис. 14.5
Л Е К Ц И Я № 15
П Л А Н
15.1. Расчет прочности каменных конструкций на смятие
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.