Строительство и архитектура/3. Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации

К.т.н. Туманов А.В.

Пензенский государственный университет

архитектуры и строительства, Россия

Оценка влияния армирования стен горизонтальными сетками

и вертикальными каркасами

В данной статье ставится задача разработать методологию, которая решит две задачи: главной задачей является разработка научного подхода к определению внешних усилий, передаваемых на рабочую арматуру на основе модифицированных СМ. Вторая задача касается оценки характера участия арматуры в сопротивлении кирпичных стен при совместном действии вертикальных и горизонтальных сил.

Сформулируем основные научные подходы, принципы и предпосылки разрабатываемой методологии влияния армирования стен горизонтальными сетками и вертикальными каркасами.

· исследования армированных кирпичных стен имеют одну конструктивную особенность, которая должна быть принята в основу разрабатываемой методологии. Она заключается в том, что оси арматурных стержней располагаются под углом к линии действия расчетных усилий;

· арматура любого вида и качества повышает сопротивление стен. Степень эффективности арматурных стержней в сопротивлении стен зависит от схем армирования, количества, диаметра и прочности арматуры;

· армирование стен горизонтальными сетками повышает сопротивление стен в двух направлениях: как в продольном, так и в поперечном направлениях. Армирование пространственными каркасами повышает сопротивление стен в трех направлениях: в продольном, поперечном направлении, а также по высоте стен.

Экспериментальные исследования стен позволяют сформулировать следующий вывод: в арматурных стержнях кирпичных стен величина напряжений всегда меньше предельной.

· целесообразно использовать теорию сопротивления арматуры, расположенной под углом к оси действия сил. Научный подход к оценке рабочей арматуры стен можно сформулировать следующим образом. В стенах рабочая арматура выполняет две функции. Она повышает сопротивление развития поперечных деформаций и прочность расчетных наклонных сжатых полосах (модель КСМ). Таким образом, она выполняет роль, косвенной рабочей арматуры. С другой стороны арматура, расположенная под углом к действию силы, оказывает сопротивление этим силам. Тем самым она выполняет прямую роль рабочей арматуры.

После выявления характера участия арматуры в сопротивлении стен при совместном действии вертикальных и горизонтальных сил можно сделать вывод о том, что линия максимальных усилий сопротивления арматуры в поперечном направлении сжатой наклонной полосы совпадает с линией действия усилия Т стержневой модели стены СМ. Линия максимальных усилий сопротивления стен в продольном направлении сжатой расчетной наклонной полосы совпадает с линией действия внешних усилий сжатия S_c стержневой модели СМ. Следовательно, научный подход к определению внешних усилий, передаваемых на арматуру, заключается в утверждении соответствия напряженно-деформированного состояния армированных и неармированных стен позволяющем утверждать, что усилия, передаваемые на арматуру, можно определить по разработанной стержневой модели СМ и их модификаций СМ-Р.

Для иллюстрации влияния арматурных сеток на сопротивление стен на рис. 1. показаны фрагменты эпюр распределений деформаций армированных и неармированных стен. При армировании кирпичной кладки через четыре ряда сдерживающее влияние арматурных стержней уменьшается, поскольку увеличивается площадь зоны влияния, которая приводит к уменьшению относительного усилия (деформации) сопротивления арматуры на единицу указанной площади (длины).

Рис. 1. Фрагменты эпюр распределений деформации в стенах:

а) армированных; б) не армированных

При армировании кирпичной кладки через два ряда относительное усилие (деформация) сопротивления стержней арматуры увеличивается.

Из этого следует, что работа часто расположенных стержней в продольном и поперечном направлении целесообразно характеризовать равномерно распределенными усилиями q_sw, по длине q_sw,L и ширине q_sw,B стены. При армировании каркасами дополнительно возникают усилия вдоль высоты стены - q_sw,H.

Очевидно, что по мере увеличения шага стержней в арматурных сетках и каркасах также как и при увеличении расстояния – числа рядов кладки между арматурными сетками, влияние соответствующих арматурных стержней на работу стен уменьшается.