Запроектировать армированный кирпичный столб сечением 64 × 51 см из кирпича керамического пластического прессования марки 250 на цементно-известковом растворе марки 150 с учетом жесткой конструктивной схемы здания

Предварительное исследование
Расчет ведем согласно СП 15.13330.2012. Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81 (с изменениями № 1, 2). Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций следует производить по формуле:
N≤mg∙φ1∙R∙Ac∙ω, (2.1)
где Ac - площадь сжатой части сечения при прямоугольной эпюре напряжений;
N – расчетная продольная сила;
R – расчетное сопротивление кладки сжатию;
φ1 – коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по фактической высоте элемента в плоскости действия изгибающего момента;
mg – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки [1].
Определяем несущую способность неармированного столба
Определяем площадь поперечного сечения:
А = 0,64·0,51 = 0,3264 м2.
Расчетное сопротивление сжатию кладки согласно [1], выполненной из кирпича керамического пластического прессования марки 250 на растворе марки 150, составляет:
R=3,3 МПа [1].
Упругая характеристика кладки из кирпича керамического пластического прессования марки 250 на растворе марки 150 согласно [1] составляет α= 1000.
При меньшем размере прямоугольного поперечного сечения столба h≥30 см коэффициент mg следует принимать равным единице [1]. Поскольку заданный столб имеет геометрические размеры 64×51 см, следовательно, меньший размер поперечного сечения – 51 см, при этом 51 см ≥ 30 см, значит, mg=1.
Коэффициент продольного изгиба φ для элементов постоянного по длине сечения следует принимать по табл. 19 [1] в зависимости от гибкости прямоугольного сплошного сечения:
λh=l0h, (2.2)
где h – меньший размер поперечного сечения [1], равный по заданию h = 510 мм; l0 – расчетная высота (длина) элемента.
Определяем расчетную высоту каменного столба, поскольку схема здания жесткая, перекрытие сборное железобетонное толщиной 220 мм:
l0=0,9∙5400-220=4662 мм.
Определяем по формуле (2.2) гибкость столба
λh=4,6620,51=9,14.
Тогда интерполяцией определяем коэффициент продольного изгиба по табл . 19 [1], φ=0,897.
Определяем гибкость сжатой части сечения столба:
λhс=Hhc, (2.3)
где hc=h-2e0=510-2∙45=420 мм, тогда по формуле (2.3):
λhс=4662420=11,1, следовательно, определяем по табл. 19 [1] φс=0,858:
φ1=φ + φс2=0,897 + 0,8582=0,878.
Площадь сжатой части сечения равна:
Ас=А∙1- 2е0h=326400∙1- 2∙45510=268 800 мм 2.
Определяем коэффициент ω по табл. 20 [1]:
ω=1+e0h=1+45510=1,09.
По формуле (2.1) рассчитываем:
Nс =mg∙φ1∙R∙Aс∙ω=1∙0,878∙3,3∙268800∙1,09=848915 Н=
=849 кН.
Вывод: поскольку расчетная продольная сила, приложенная к столбу N = 1200 кН, больше его расчетной несущей способности Nс =849 кН, следовательно, необходимо усиление кладки армированием.
Армирования каменного столба
При эксцентриситетах, выходящих за пределы ядра сечения (для прямоугольных сечений e0>0,17 h), а также при λh>15 или λi>53 применять сетчатое армирование не следует [1], следовательно, необходимо применить продольное армирование.
Учитывая, что эксцентриситет e0 = 4,5 см не удовлетворяет условию:
e0>0,17 h=0,17∙51=8,67 см, а λh=11,1 <15, значит, для усиления кирпичного столба применяется сетчатое армирование с использованием арматуры класса В500, диаметром 5 мм.
Расчетные сопротивления арматуры RS, принимаемые в соответствии с СП 63.13330.2012, следует умножать в зависимости от вида армирования конструкций на коэффициенты условий работы γсs, приведенные в табл