Файл: Вопросы сейсмостойкого строительства [сборник статей]..pdf

ставе стены здания при одновременном действии вертикаль­ ных и горизонтальных сил. Эти данные были получены ав­ тором при расчете простенков методом конечных элемен­ тов с помощью ЭВМ. Их анализ свидетельствует о том, чтохарактер возможного разрушения простенков из одного и

за по горизонтальным растворным швам невозможно даже при нулевой прочности касательного сцепления в кладке (Rc4), а для простенков с р^(3Кр этот вид разрушения наи­ более вероятен. Этот вывод подтверждается данными испы­ таний на перекос образцов кладки с различными значения­ ми (3 [5, 6, 7].

Поскольку именно возможный характер разрушения про­ стенка определяет методику его расчета и специфику прие­ мов конструктивного усиления, полагаем правильным гра­ ницу между узкими и широкими простенками устанавли­ вать в виде рКр. Величина этого критерия может быть опре­ делена для различных значений f**.

Рассмотрим стадии напряженно-деформированного сос­ тояния узкого простенка, работающего в составе стены здания при сейсмическом воздействии (рис. 4).

Стадия О. Горизонтальная нагрузка отсутствует. В го­

ва направо). Простенок претерпевает перекос и поворот в своей плоскости, в результате чего в его верхнем опорном сечении напряжения ayi увеличиваются, а оУ2 — уменьша­ ются. В нижнем опорном сечении происходит обратный процесс.

Допустим, что в швах между простенком и поясами прочность сцепления равна нулю. Такое допущение право­ мочно при применении сборных антисейсмических поясов. В этом случае при уменьшении до нуля краевых напряже­ ний ayi либо аУ2 в опорных сечениях простенка появляются горизонтальные трещины (стадии I, а).

Если же швы между простенком и поясами характери­ зуются определенной прочностью сцепления, то по мере увеличения горизонтальной нагрузки сжимающие напряже­ ния oyi и аУ2 в опорных сечениях простенка уменьшаются, достигая нулевого значения, а затем изменяют знак. В этом

101

о

to

"1

Рис, 4. Стадии напряженно-деформированного состояния узкого простенка при одновременном действи вертикальных и горизонтальных сил

случае стадия 1а наступает, когда величина растягиваю­ щих напряжений ayi либо ау2 достигает сопротивления рас­ тяжению соответствующего шва между простенком и поясом.

Стадия II. Дальнейшее возрастание горизонтальной на­ грузки, сопровождаемое поворотом простенка, приводит к повышению концентрации напряжений ах и тху на участках опорных сечений, примыкающих к нагруженным углам про­ стенка. Одновременно увеличиваются равнодействующие (R, R) этих напряжений, направленные по наклонному сече­ нию (рис. 4). Именно последнее обстоятельство может привести к раскалыванию простенка по косому сечению (стадия Па).

В случае, если растягивающие напряжения в простенке не достигнут его сопротивления растяжению, то тогда един­ ственно возможным видом разрушения простенка окажет­ ся смятие нагруженных углов в результате концентрации напряжений, особенно резко выраженной при работе про­ стенка в стадии, близкой к опрокидыванию.

Выше упоминалось, что разрушение широких простенков при одновременном действии вертикальных и горизонталь­ ных сил возможно по горизонтальному либо ’ косому сече­ нию в результате среза по растворным швам. Как известно, сопротивление кладки срезу зависит от величины сцепления

ность разрушения кладки как монолитного тела. Справед­

Заметим, что с увеличением ширины простенка снижает­ ся концентрация напряжений у его углов, соединенных сжа­ той диагональю, и, следовательно, уменьшается вероят­ ность их разрушения вследствие местного смятия.

Для подтверждения описанной картины работы узких и широких простенков в составе стены здания при одновре­ менном действии вертикальных и горизонтальных сил об­ ратимся к результатам соответствующих эксперименталь­ ных исследований.

В работе [2] описаны испытания горизонтальной на­ грузкой четырех одноэтажных фрагментов стены, каждый из которых состоял из трех узких либо широких кирпичных простенков, перекрытых железобетонным поясом (67X 38см), по верху которого по всей длине выполнялась кирпичная кладка на высоту 82 см (рис. 6). В двух фрагментах стен простенки были выполнены из неусиленной кирпичной клад-

103

Рис. 6. Образцы фрагментов стен в опытах А. Б. Гроссмана и В. В. Ширина (а) и графики горизонтальных перемещений этих образцов (б) при ,испытании горизонтальной нагрузкой [2].

ками шириной 64 см первые трещины появились в их опор­ ных сечениях в углах, соединенных растянутыми диагона­ лями. С ростом нагрузки эти трещины интенсивно развива­ лись, а простенки обнаруживали тенденцию к опрокидыва­ нию. Косые трещины в них не были зафиксированы. Такое поведение фрагмента стены при испытании горизонтальной нагрузкой объясняется довольно низкой величиной действо-

105

картина характерна для верхних этажей зданий при сейсми­ ческом воздействии.

При испытании образца Ск-1 с узкими простенками ком­

развитие с ростом горизонтальной нагрузки было не столь интенсивным, как в образце С-1, и сопровождалось появле­ нием диагональных трещин. Наличие железобетонных вклю­ чений в простенках существенно повысило несущую способ­ ность и жесткость стены. По сравнению с образцом С-1 первые горизонтальные трещины в образце Ск-1 появились при нагрузке в 1,5 раза большей, а его разрушение наступи­

сечениям, причем эффект усиления вертикальной арматурой был менее значительным, чем в случае узких простенков. Этого следовало ожидать, поскольку с увеличением ширины простенков их тенденция к повороту в плоскости стены уменьшается.

Аналогичные данные были получены в лаборатории сей­ смостойкости зданий ОИСИ при испытании на перекос оди­ ночных широких простенков и фрагментов многоэтажных стен, выполненных из пильного известняка марок 35— 150 (рис. 7). При проведении этих исследований большое число образцов было выполнено с усилением кладки вертикаль­ ной напряженной арматурой. Прием этот позволил значи­

В опытах автора узкие простенки выполнялись из пиль­ ного известняка марок 100—150 и мелкозернистого легкого бетона (Rnp = 41,7 кг/см2). Испытания простенков на пере­ кос проводились по схеме, позволявшей достаточно точно воспроизводить условия работы простенка в составе стены здания при одновременном действии вертикальных и гори­ зонтальных сил (рис. 8).

При проведении этих опытов величина вертикальной на­

40 см и толщиной 20 см из известняка разрушение произо­ шло из-за смятия их загруженных углов при отсутствии

107