CC BY
53
13. Sandan R.N. Kalendarnoe planirovanie SMR na urovne prostyh tekhnologicheskih processov / Sandan R.N., Kalyuzhnyuk M.M. // Vestnik TuvGU, Tekhnicheskie i fiziko-matematicheskie nauki. - 2014/Vypusk 3. - s. 63-78.
Сандан Руслан Николаевич - кандидат технических наук, доцент, Тувинский государственный университет. E-mail: [email protected]
SandanRuslan - candidate of technical Sciences, associate Professor of the Tuvan state University. [email protected].
УДК699.841
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ НА СРЕЗ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Чылбак А.А.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
DETERMINATION OF THE STRENGTH OF BRICK MATERIAL ON THE CUT BY SEISMIC EXPOSURE
Chylbak A.A.
Tuvan state university, Kyzyl
В статье рассматривается методика определения сейсмической нагрузки на здание, распределение ее между стенами и простенками, а так же проверка прочности кирпичной стены.
Ключевые слова: сейсмостойкость, сейсмическая нагрузка.
The article considers the technique of determining the seismic load on the building, its distribution between walls and piers, as well as checking the strength of the brick wall.
Key words: seismic stability, seismic load.
Ежегодно на земном шаре происходят несколько сотен тысяч землетрясений, и около ста из них - разрушительные, несущие гибель людям и целым городам. Около 30 % территории России подвержены этому стихийному бедствию.
Проблемами сейсмостойкости зданий и сооружений и развитием динамических методов расчета занимаются многие отечественные и зарубежные ученые. Решению актуальных задач теории сейсмостойкости посвящены работы следующих ученых: Я.М. Айзенберга, А.Н. Бирбраера, К.С. Завриева, Р. Клафа, И.Л. Корчинского, Ю.П. Назарова, В.И. Смирнова, Дж. Пензиена, А.М. Уздина, Г. Хаузнера, Э.И. Хачияна, Ю.Т. Чернова и многих других. Следует отметить, что, несмотря на многочисленные проведенные исследования по вопросам сейсмостойкости зданий и сооружений, задача определения сейсмической нагрузки на кирпичные здания и сооружения все еще остается актуальной на сегодняшний день.
Расчетная сейсмическая нагрузка, в выбранном направлении, приложенная к точке К и соответствующая /-той форме собственных колебаний определяется по формуле:
%= Ко -
(1)
К0 - коэффициент, учитывающий назначение сооружения и его ответственность зданий и сооружений, принимают по таблице 3 СП 14.13330;
К1 -коэффициент, учитывающий допустимые повреждения зданий и сооружений, принимают по таблице 4 СП 14.13330;
Кф- коэффициент, принимаемый по таблице 5 СП 14.13330.
А-коэффициент, значение которого следует принимать 0,1; 0,2; 0,4; соответственно для расчетной сейсмичности 7,8 и 9 баллов.
в -коэффициент динамичности, соответствующий / - тому тону собственных колебаний зданий;
цк - коэффициент, зависящий от формы деформации здания или сооружения;
(¡^-вес здания или сооружения, отнесенный к точке К.
о.
_^
о, * —.
5.
=4= Т-ТГЦГ г- ■
1,. » t 1 t » ¿мП
и 1 из Г 11 ни 0 1 нн
5«
Рис.1. Схемы определения и распределения сейсмической нагрузки между стенами, параллельными направлению действия сил
Определив расчетную сейсмическую нагрузку на здание, необходимо вычислить усилия (перерезывающие силы, изгибающие моменты) в несущих элементах. Из курса строительной механики известно, что усилия в несущих элементах здания определяются на основе совместной работы составных частей пространственной работы. Однако трудности в технике расчета пространственной системы вынуждают прибегать к упрощениям, облегчающим процесс вычисления усилий без существенного искажения несущей способности рассматриваемой системы.
Наиболее распространенным приемом расчета является расчленение пространственной системы здания на самостоятельные плоские системы, которые позволяют рассматривать их работу в продольном и в поперечном направлениях независимо друг от друга (рис.1). В результате расчетная схема здания в
рассматриваемом направлении будет состоять из плоских параллельно расположенных систем, объединенных горизонтальными связями в одну структуру. Распределение сейсмической силы по несущим вертикальным системам зависит от конструктивного решения горизонтальных диафрагм (перекрытий).
Опыт проектирования и строительства показывает, что горизонтальные связи, осуществляемые с помощью железобетонных перекрытий (монолитных или сборных) по своим жесткостным характеристикам в своей плоскости находятся в промежуточном положении между абсолютно жесткими и гибкими. Поэтому распределять сейсмическую силу между параллельно работающими конструкциями рекомендуется с учетом деформативности перекрытий.
Тогда с учетом деформативности перекрытий в горизонтальной плоскости при симметричном расположении стен в плане здания относительно его горизонтальных осей общая сейсмическая нагрузка Б(к может быть распределена между параллельно работающими несущими вертикальными конструкциями по формуле [1]:
= + % (2)
где коэффициенты у1, у2 зависят от вида перекрытия и для расчета стен продольного направления - < 1,5( 1_ - длина здания или отсека, В - его ширина) [1]: при монолитных железобетонных у1 = 0,9, у2 =0,1; при сборных с монолитными обвязками у1 = 0,6, у2 =0,4; при деревянных у1 = 0,9, у2 =0,1, а при - >
В
1,5принимают у1 = 1, у2=0.
В случае равномерного расположения стен в плане здания высотой до пяти этажей допускается определение ^кп по приближенной формуле:
_ Акп Икп = уг А ' Ьт=1Акт
где АкП'Акт- площади горизонтального сечения соответственно п-ой и той стен за вычетом ослаблений проемами.
Определение усилий в элементах наружных стен зданий высотой до пяти этажей, характеризующейся равномерным расположением проемов и приблизительно одинаковой жесткостью простенков и междуоконных поясов, начинается с распределения поперечной силы приходящейся на л-ую стену в уровне к-
го этажа между отдельными простенками Sknm. Часть этой силы, приходящейся на т-й простенок определяется по формуле:
с _ _^кт'^кт'^кп__/о\
^кпт = /ьг \ . . (3)
' ' '-5=1
(Ькт \ "кБ ^кБ
Якт'\Т2 ^кт + £т ),^5=1 7Т2 \
где Ькт^кт'И.кт- ширина, толщина и высота (в пределах проема) т-го простенка л-ой стены к-го этажа; Ьк!;'йк;;'ккз - то же, простенка 5; г- число простенков в стене; шкт , шкз - коэффициенты, учитывающие деформации
междуоконных поясов (ригелей) подсчитываются по формуле, предложенной В.Т. Рассказовским [2]:
з
^кт =--х-+ 1 (4)
1 + 2,33-
, ^пер.т ,
'пер.т •[ —2--+£т \"кт
\ акт )
Где £т = 5 для кирпичной и виброкирпичной кладок (панелей и блоков) и £т= 3 для бетонных панелей; 1перт, акт - пролет и высота вертикального сечения перемычки.
По формуле (3) учитываются деформации изгиба и сдвига как в простенках, так и в перемычках. Для крайних простенков с учетом их совместной работы с простенками торцовых стен величины Эк™, подсчитанные по формуле (3) умножают на коэффициент 1,5. После определения поперечных сил Экпт для всех простенков пой стены необходимо их просуммировать и результат сопоставить с Экп
Проверка прочности элементов стен на срез производится путем сопоставления действующих усилий Экпт с расчетной несущей способностью простенка [0], вычисляемой по формулам норм [5]. Расчет неармированной кладки на срез при разрушении вдоль горизонтальных швов (по неперевязанному сечению) производится по формуле:
ЯкптШ ^ Узп • (Ъч + (5)
Где - расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному сечению;
^ - коэффициент трения по шву кладки (для кладки из кирпича и камней правильной формы ^ = 0,7);
а0 - среднее напряжение сжатия в кладке (в предположении прямоугольной эпюры) при наименьшей расчетной продольной нагрузке N1, определяемой коэффициентом надежности по нагрузке ур0,9 (с коэффициентом перегрузки 0,9) по формуле:
0,9 N ...
°о=— (6)
п - коэффициент, равный 1,0 для кладки из полнотелого кирпича и камней и 0,5 для кладки из пустотелого кирпича и камней с вертикальными пустотами;
А(Р) - площадь сечения поперечной стены с учетом (или без учета) примыкающих участков продольной стены.
Таким образом, проведен анализ источников литературы и скомпонована методика определения сейсмической нагрузки на кирпичные здания и сооружения до 5 этажей. Кроме проверки прочности на срез кирпичной кладки должны быть проведены расчеты на внецентренное сжатие и главные растягивающие напряжения.
Данные, полученные в результате проведенных расчетов, должны быть проверены на конечно-элементной модели, что и будет дальнейшим этапом нашей работы.
Библиографический список
1. Инструкция по определению расчетной сейсмической нагрузки для зданий и сооружений. - М.: Госстройиздат, 1962. - 128 с.
2. Поляков В.С, Фалевич Б.Н. Проектирование каменных и крупнопанельных конструкций. - М.: Изд-во: Высшая школа, 1966.
3. Рассказовский В.Т. Расчет жилых крупнопанельных зданий на сейсмические воздействия. - Ташкент, 1961. Вып.1
4. Сафаргалиев С.М. Сейсмостойкость зданий из индустриальных кирпичных изделий. - Алма-Ата: Наука, 1988. - 184 с.
5. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2)
6. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81* (с Изменениями N 1, 2) введен в действие с 01 января 2013 г.
7. СП 14.1330.2014 Строительство в сейсмических районах, 2014.
Bibliograficheskiy spisok
1. Instrukcija po opredeleniju raschetnoj sejsmicheskoj nagruzki dlja zdanij i sooruzhenij. -M.: Gosstrojizdat, 1962. - 128 s.
2. Polyakov V.S, Falevich B.N. Proektirovanie kamennyh i krupnopanel'nyh konstrukcij. -М.: Izd-vo: Vysshaya shkola, 1966.
3. RasskazovskijV.T. Raschet zhilyh krupnopanelnyh zdanij na sejsmicheskie vozdejstviya - Tashkent, 1961. Vyp. 1
4. SafargalievS.M. / Sejsmostojkost zdanij iz industrialnyh kirpichnyh izdelij. - Alma-Ata: Nauka, 1988 - 184s.
5. SP 63.13330.2012 Betonnye i zhelezobetonnye konstrukcii. Osnovnye polozheniya. Aktualizirovannaya redakciya SNIP 52-01-2003 (s Izmeneniyami № 1, 2)
6. SP 15.13330.2012 Kamennye i armokamennye konstrukcii. Aktualizirovannaya redakciya SNIP II-22-81* (s Izmeneniyami № 1,2) vveden v dejstvie s 01 yanvarya 2013 g.
7. SP 14.1330.2014 Stroitelstvo v sejsmicheskihrajonah, 2014
Чылбак Алдынай Александровна - кандидат технических наук, доцент кафедры ПГС Тувинского государственного университета, г. Кызыл, E-mail: [email protected]
Chylbak Aldynai - Candidate of technique, assistant professor, Tuvan State University, Kyzyl, E-mail: [email protected]
