Главная » Литература » Каменные и армокаменные конструкции » Еременок П. Л., Еременок И. П. - Каменные и армокаменные конструкции
Еременок П. Л., Еременок И. П. - Каменные и армокаменные конструкции
Еременок П. Л., Еременок И. П. Каменные и армокаменные конструкции: Учебник для вузов. — Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981. — 224 с.
Приведены основные понятия о каменных и армокаменных конструкциях, краткий исторический обзор их развития. Рассмотрены физико-механические свойства кладки, основы сопротивления и деформирования каменных и армокаменных элементов, особенности проектирования и расчета каменных и армокаменных конструкций гражданских и промышленных зданий. Для студентов строительных вузов и факультетов.
Табл. 43. Прилож. 5. Ил. 104. Список лит.: 19 назв.
Рецензенты: доктор техн. наук Р. Л. Маилян и доктор техн. наук Л. П. Поляков
Редакция литературы по строительству, архитектуре и коммунальному хозяйству Зав. редакцией В. В. Гаркуша
© Издательское объединение «Вища школа», 1981
ВВЕДЕНИЕ
Коммунистическая партия Советского Союза и Советское государство постоянно уделяют большое внимание повышению уровня индустриализации и интенсификации строительства, степени заводской готовности строительных изделий и деталей, расширению практики полносборного строительства и поточного монтажа зданий и сооружений из прогрессивных конструкций, изготовленных из эффективных местных строительных материалов. Решение этой задачи в значительной мере определяется развитием и совершенствованием теории каменных и армокаменных конструкций, широко применяемых во всех областях строительства.
К каменным конструкциям относятся части зданий и сооружений из каменной кладки (стены, столбы, плоские и сводчатые перекрытия, арки, перемычки и др.), воспринимающие нагрузку от собственного веса, веса других элементов и приложенных к ним сил.
Каменные конструкции, усиленные стальной арматурой, называются армокаменными, а усиленные железобетоном— комплексными.
Каменные конструкции широко используются во всех областях строительства благодаря их долговечности и огнестойкости. В ограждающих и несущих конструкциях зданий и сооружений они выполняют несущие, теплоизоляционные, звукоизоляционные и другие функции.
Применение каменных конструкций насчитывает несколько тысячелетий. Древнейшими, частично сохранившимися сооружениями из природного камня являются постройки каменного века из больших глыб и плит — дольмены. К более позднему периоду относятся обнаруженные во многих странах крепостные стены циклопической кладки из массивных, почти не обработанных камней, гробницы египетских фараонов — пирамиды, сложенные из больших тесаных камней. С развитием общества и совершенствованием средств производства вместо крупноразмерных тяжелых камней началось широкое применение удобных для ручной кладки на глиняных, известковых или гипсовых растворах мелких грубо околотых, а затем тесаных камней. В странах с жарким сухим климатом каменным материалом для конструкций служили искусственные грубо отформованные блоки из сырцовой глины, а позднее — сырцовый и обожженный кирпич.
В Египте здания и сооружения из сырцовых материалов возводились свыше 6 тыс. лет назад, а в Вавилоне из обожженного кирпича около 4 тыс. лет назад.
Природный камень, кирпич-сырец и обожженный кирпич являлись основными строительными материалами в Древней Греции и Древнем Риме, а в средние века — в Западной Европе.
Армокаменные конструкции впервые были использованы в XI веке при сооружении собора Свети-Цховели в Мцхете на территории Грузии, а затем в XVI веке при строительстве пологих сводов храма Василия Блаженного на Красной площади в Москве, когда в каменную кладку для восприятия растягивающих усилий закладывали стальные стержни.
В начале XIX века в Англии была построена первая железо-кирпичная фабрично-заводская труба и применена армокирпичная кладка при закладке двух шахт Лондонского метрополитена под Темзой.
В СССР в период первых пятилеток важнейшими строительными материалами для всех видов строительства были природный камень и кирпич. Широкое применение каменные и армокаменные конструкции нашли в годы Великой Отечественной войны, что способствовало успешному выполнению грандиозного объема строительства, связанного с перебазированием промышленности из эвакуируемых районов в восточные районы СССР. В послевоенный период, кроме конструкций из природного камня и кирпича, начинают развиваться более эффективные по теплотехническим свойствам и в экономическом отношении конструкции: из пустотелых бетонных камней, дырчатого кирпича, керамических камней, крупных бетонных, кирпичных и природных блоков, виброкаменных панелей, объемно-пространственных (состоящих из панелей) блоков.
Практика строительства из камня значительно опережала развитие науки о каменных конструкциях. В силу этого вместо расчета каменных конструкций на прочность и устойчивость в XIX веке были выработаны эмпирические правила возведения каменных зданий и сооружений, которые не могли учесть всего разнообразия работы сложных каменных сооружений. До тридцатых годов каменные конструкции проектировались либо по эмпирическим правилам, либо по формулам сопротивления материалов, справедливым лишь для идеально упругих материалов. Основными причинами отставания теории расчета каменных конструкций от практики явились: возможность повторения накопленного опыта строительства; недостаточность знаний физико-механических свойств кладки; отсутствие мощного прессового оборудования для проведения экспериментальных работ и, в некоторых случаях, недопустимость применения метода подобия для обоснования прочности и устойчивости каменных конструкций.
Большой вклад в развитие теории расчета и проектирования каменных конструкций внесли труды выдающихся русских исследователей Н. А. Белелюбского, Н. К. Лахтина, Л. Д. Проскурякова, Ф. С. Ясинского, Н. Н. Аистова, В. А. Гастева.
За годы Советской власти большие экспериментальные и теоретические работы были проведены в Центральном научно-исследовательском институте промышленных сооружений группой сотрудников под руководством проф. Л. И. Онищика по изучению физико-механических свойств каменной (в основном кирпичной) кладки. Проф. Н. А. Поповым были разработаны основы теории прочности раствора, проф. В. П. Некрасовым — армокаменные конструкции, усиленные сетчатой арматурой, проф. А. А. Гвоздевым — рядовые неармированные перемычки, проф. П. Л. Пастернаком — комплексные конструкции.
Физико-механические свойства кладок из природных стеновых камней и крупных блоков изучались в Одесском и Ростовском инженерно-строительных институтах, АрмНИИСА, НИИСМИ (Киев).
В предлагаемом учебнике освещены вопросы теории и практики применения каменных и армокаменных конструкций зданий и сооружений, рассчитываемых прогрессивным методом предельных состояний.
Главы 1, 2, 6, 9—11 написаны П. Л. Еременком, главы 3—5, 7, 8 — И. П. Еременком.
Авторы приносят искреннюю благодарность доктору техн. наук Р. Л. Маиляну и доктору техн. наук Л. П. Полякову, рецензировавшим рукопись, за ценные указания по ее улучшению, а также инж. В. В. Дорожкину за техническую помощь, оказанную при работе над учебником.
Глава 1. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Каменные материалы и изделия делятся:
по происхождению — на природные, добываемые из массива породы, и искусственные, изготавливаемые путем обжига или на основе вяжущих веществ (бетонные и силикатные);
по размерам изделий — на изделия, применяемые для ручной кладки (кирпич и обыкновенные стеновые камни массой не более 32—40 кг), и изделия, применяемые для монтажа конструкций механизированным способом (крупные блоки, панели и объемно-пространственные блоки). Размеры изделий устанавливаются в соответствии с требованиями единой модульной системы с учетом способов и средств их изготовления, а также транспортного и монтажного оборудования;
по структуре — на сплошные, пустотелые, крупнопористые, мелкозернистые и пористо-пустотелые;
по пределу прочности на осевое сжатие, а для кирпича и на изгиб — на камни высокой прочности: тяжелые природные камни с объемной массой 1500 кг/м3 и более марок 300, 400, 500, 600, 800, 1000, бетонные камни марок 300, 350, 400, а также клинкерный кирпич и кирпич марок 300 и выше; камни средней прочности: легкие природные камни с объемной массой менее 1500 кг/м3 марок 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, бетонные камни марок 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, а также кирпич разных видов марок 35—250 и керамические камни; камни низкой прочности: пильные слабые известняки и сырцовые материалы марок 4, 7, 15, 25, бетонные камни марки 25; бетоны, применяемые в качестве утеплителя, марок 7, 10, 15, а для вкладышей плит не менее 10;
по морозостойкости — на марки Мрз10, Мрз15, Мрз25, Мрз35, Мрз50, МрзЮО, Мрз150, Мрз200 и Мрз300, обозначающие количество циклов замораживания и оттаивания образцов в насыщенном водой состоянии, которое они выдерживают без видимых повреждений и без существенного снижения прочности на осевое сжатие.
Морозостойкость каменных материалов и бетонов характеризует их долговечность. В результате атмосферных осадков и мигрирующей капиллярной влаги в порах и трещинах камня или бетона может накапливаться влага, которая при замерзании, увеличиваясь в объеме, стремится разорвать стенки пор или расширить трещины. Следовательно, более морозостойки плотные материалы, не имеющие трещин, а также материалы с замкнутыми пустотами.
Морозостойкость каменных материалов для внешней части кладки наружных стен (на глубину
К I степени надежности (долговечности) строительных конструкций относятся конструкции со сроком службы не менее 100 лет, ко II — не менее 50 лет, к III — не менее 20 лет.
Предел прочности каменных материалов и бетонов зависит от формы и размеров испытуемого образца, способов испытания, влажностно-температурного состояния материала, характера и условий приложения нагрузок и т. д. Для определения пределов прочности и их сравнимости обычно испытывают воздушно- сухие образцы при температуре 15—25°С.
Опыты показали, что каменный или бетонный образец (кубик, призма или цилиндр) (рис. 1, а), подвергаемый центральному сжатию, разрушается от сдвига и отрыва вследствие нарастания касательных и растягивающих внутренних усилий. Одновременно между подушками пресса и торцовыми поверхностями образца развиваются силы трения, направленные внутрь образца. Создавая своеобразную обойму, силы трения препятствуют развитию поперечных деформаций, причем с удалением от торцов образца их влияние уменьшается, поэтому чем больше размеры образцов, изготовленных из одного и того же материала, тем меньше их предел прочности. Аналогично с увеличением отношения высоты призмы к стороне квадрата (h/a) поперечного сечения предел прочности образцов призм уменьшается и становится почти стабильным при h/a =3~4 (рис. 1, б, в). При смазывании торцовых поверхностей маслом или парафином (рис.
При беспрерывном кратковременном загружении, т. е. нагрузке, приложенной в течение нескольких секунд, почти мгновенно, предел прочности образца тем выше, чем меньше длительность действия нагрузки (рис. 2).
При ступенчатом кратковременном загружении, когда нагрузка подается ступенями с возможностью замера деформаций, а длительность испытания в лабораторных условиях составляет около часа, предел прочности образца меньше, чем при мгновенном загружении.
При длительном действии нагрузки предел прочности меньше, чем при кратковременном, и зависит от величины нагрузки и длительности ее действия.
Различие в значениях пределов прочности идентичных образцов при разных способах загружения объясняется влиянием скорости развития микротрещин — чем меньше длительность действия нагрузки, тем меньше предел прочности образца зависит от развития микротрещин.
Опытами установлено, что между объемной массой камня и его прочностью на осевое сжатие существует определенная зависимость: с увеличением объемной массы прочность камня при сжатии растет по криволинейному закону.
Предел прочности камня неоднородной структуры и текстуры зависит от направления действия усилия к слоям камня. В этом случае марку камней определяют по временному сопротивлению сжатию в направлении, в котором они работают на сжатие в кладке.
При насыщении камня водой его прочность снижается, что характеризуется коэффициентом водостойкости (размягчения) камня. Камни с низким коэффициентом водостойкости нельзя применять для кладки наружных стен.
...