Сравнительный расчет несущей способности кирпичной кладки

Сравнительный расчет несущей способности кирпичной кладки армированной
металлическими и полипропиленовыми сетками
Руководитель ИЦ «НИЦстром»
При ОАО «ВНИИжелезобетон»
А.А.Сафонов
Расчет
Расчетная несущая способность Ncc для столба из неармированной кладки определяеся по формуле
[13] СНиП II-22-81* КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Ncc<mg1RAc
 2ео 
1 

h ,
Ac = A 
  c
1 = 2 .
где
R - расчетное сопротивление кладки сжатию;
А - площадь сечения элемента;
h - высота сечения в плоскости действия изгибающего момента;
е0 - эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения;
 - коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего
момента, определяемый по расчетной высоте элемента l0 (см. пп.4.2,4.3) по табл. 18 СНиП II-22-81*;
с - коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по фактической
высоте элемента Н по табл. 18 в плоскости действия изгибающего момента при отношении
Характеристики кладки:
Столб сечением 0,51х0,64 м, высотой 3,0 м. Эксцентриситет е0=5 см в направлении стороны
сечения столба, имеющей размер 0,64 м. Столб выполнен из глиняного кирпича пластического
прессования марки 100 на растворе марки 75
Ncc<mg1RAc = 10,971,70,32640,8441,08103=490 кH
1, Ас и  определены по формулам [14] и [15], табл. [19] п. [4.7] СНиП II-22-81*;
mg=1, так как толщина столба более 30 см.
Например несущая способность столба на 20 % ниже расчетной продольной силы N=588 КН
следовательно, необходимо усиление кладки сетчатым армированием.
Определяем необходимое Rskb=1,2R= 1,7·1,2=2.04 МПа
Армирование металлическими сетками
При использовании сеток из металлической проволоки ВР-1.
Расчетное сопротивление арматуры Rs =219 МПа принимаем по пп. [3.19 и 3.20] СНиП II-22-81* и
СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции
Определяем процент сетчатого армирования
RSKB  R
2,04  1,7
 100 
100  0,12%
2  e0
2  0,05
2  RS (1 
)
2  219(1 
)
y
0,32
Определяем прочность армированной клади
2R  
2  243  0,12
Rsku  kR  sn
 2,0  1,7 
 3,99МПа
100
100

Определяем упругую характеристику кладки с сетчатым армированием
3,4
 sk  1000 
 852
3,99
Где
Ru - временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки, определяемое по
формуле Ru = kR = 2,0·1,7=3,4 МПа
При hc=4,7 по формуле [15] и табл. [18] пп. [4.2] и [4.7] СНиП II-22-81*
интерполяции =0,97; с=05 и 1=0,96.
Определяем
расчетное
сопротивление
армированной
кладки
при
определяем по
внецентренном
сжатии,
определяемое при марке раствора 50 и выше по формуле
2,0Rs
2e
2  0,12  219
2  0,05
Rskb  R 
(1  0 )  1,7 
(1 
)  2,07 МПа  2 R  3,4МПа
100
y
100
0,32
Проверяем расчетную несущую способность столба по формуле
2e
N  mgi Rskb A  (1  0 )  1,00  0,96  2,07  0,3264  0,844  1,08  103  591кН
h
Дополнительно проверяем расчетную несущую способность столба при центральном сжатии в
плоскости, перпендикулярной к действию изгибающего момента по формуле [27] п. [4.30] СНиП II22-81*
2,0Rs
2  0,12  219
Rsk  R 
 1,7 
 2,23МПа  2 R  3,4МПа
100
100
Принимаем Rsk = 2,23 МПа.
Nсс  mgRsk A  1,0  0,96  2,23  0,3264  103  699кН >N = 588 кН.
Принимаем диаметр проволоки для сеток 3 мм с расположением через два ряда кладки и исходя из
0,12% армирования по табл. 9 Пособия к СНиП II-22-81* определяем размер ячейки в плане 7,57,5
см.
Армирование полипропиленовыми сетками
При использовании полипропиленовой сетки СТРЕН4 (диаметр волокон 4 мм; ячейка 4,5х4,5 см;
Предел прочности: поперек полотна 41,7 кН/м.п(151 МПа); вдоль полотна 26,9 кН/м (97,6 МПа);
Модуль упругости оиентированного волокна 77000 МПа. Rp ≈109,4 МПа, Rpn≈121,4 МПа)
Определяем процент сетчатого армирования
RSKB  R
2,04  1,7
 100 
100  0,23%
2  e0
2  0,05
2  R p (1 
)
2  109,4  (1 
)
y
0,32
Определяем прочность армированной клади
2R  
2  121,4  0,23
Rpku  kR  pn
 2,0  1,7 
 3,96МПа
100
100

Определяем упругую характеристику кладки с сетчатым полипропиленовым армированием
R
3,4
 sk  1000  u 1000 
 858
R pku
3,96
.
Где :
Ru - временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки, определяемое по
формуле Ru = kR = 2,0·1,7=3,4 МПа
При hc=4,7 по формуле [15] и табл. [18] пп. [4.2] и [4.7] СНиП II-22-81* определяем по
интерполяции =0,97; с=05 и 1=0,96.
Определяем расчетное сопротивление армированной кладки при
определяемое при марке раствора 50 и выше по формуле
2,0Rp
2e
2  0,23 119,4
2  0,05
Rpkb  R 
(1  0 )  1,7 
(1 
)  2,08МПа
100
y
100
0,32
внецентренном
сжатии,
Проверяем расчетную несущую способность столба по формуле
2e
N сс  mgi R pkb A  (1  0 )  1,00  0,96  2,08  0,3264  0,844 1,08 103  594кН
h
Дополнительно проверяем расчетную несущую способность столба при центральном сжатии в
плоскости, перпендикулярной к действию изгибающего момента по формуле [27] п. [4.30] СНиП II22-81*
2,0Rp
2  0,23 119,4
 2,25МПа
100
100
Принимаем R pk = 2,25 МПа.
Rpk  R 
 1,7 
Nсс  mgRpk A  1,0  0,96  2,25  0,3264 103  705кН >N = 588 кН.
Соответственно, при использовании металлических сеток для обеспечения увеличения несущей
способности кирпичного столба на 20 %, процент армирования кладки составляет μ=0,12 %
(данному условию удовлетворяет армирование сеткой из проволоки Вр-1 с ячейкой 7,5х7,5 см через
каждые два ряда кладки).
Vs
 = Vk 100 - процент армирования по объему для сеток с квадратными ячейками из арматуры
сечением Ast с размером ячейки С при расстоянии между сетками по высоте S.
2 Ast
 = CS 100,
mg - коэффициент, определяемый по формуле (16);
Vs и Vk - соответственно объемы арматуры и кладки;
При использовании полипропиленовых
сеток эквивалентное металлическому сетчатому
армированию увеличение несущей способности на 20 % обеспечивается процентом армирования
равным μ=0,23 %. Например при использовании сетки СТРЕН4 (диаметр волокна- 4 мм, ячейка
4,5х4,5 см) , через три ряда кладки или СТРЕН 4 (диаметр волокна 2,2 мм в каждом ряду кладки из
одинарного кирпича.
Сравнительная таблицы эквивалентного армирования кирпичной кладки из рядового кирпича
Марки 100 на растворе М75металлическими и полипропиленовыми сетками.
Таблица 1.
Увеличение Эквивалентный процент
Характеристика сетчатого армирования
несущей
армирования, μ
способности Металл
Ориентированный Металл ВР-1
Ориентированный
кладки,%
ВР-1
полипропилен
полипропилен
Ячейка,
Диаметр,
Ячейка,
Диаметр,
мм
мм
мм
мм
99
0,61
1,24
30х30
3
8,4х8,4
2,2
55х55
4
28х28
4,0
81
0,46
0,93
40х40
3
11,5х11,5 2,2
70х70
4
38х38
4,0
67
0,38
0,74
49х49
3
45х45
4,0
63
0,37
0,71
50х50
3
14х14
2,2
90х90
4
47х47
4,0
40
0,23
0,45
80х80
3
23х23
2,2
145х145
4
76х76
4,0
31
0,18
0,35
100х100
3
29х29
2,2
185х185
4
96х96
4,0
19
0,11
0,22
170х170
3
45х45
2,2
* Указанный в таблице процент армирования реализуется при размещении сеток в каждом шве
кладки при высоте ряда 7,5 см.
При расположении сеток не в каждом шве кладки, а через 2-5 рядов, приведенный в таблице
процент армирования уменьшается пропорционально числу рядов.