Меню

Коэффициент температурного расширения кирпич



Коэффициенты линейного расширения строительных материалов

В таблице представлены значения коэффициента линейного расширения строительных материалов (КТЛР) и некоторых металлов при температуре до 100°С. Размерность коэффициента расширения в таблице — м/(м·°С) или 1/град (К -1 ).

В таблице рассмотрены: алюминий Al, медь Cu, сталь, гранит, базальт, кварцит, песчаник, известняк, стеновой кирпич, клинкерный кирпич, силикатный кирпич, легкобетонные камни, газобетонные блоки, бетон, железобетон, цементный раствор, известковый раствор, сложные штукатурки, дерево, параллельно волокнам, стекло.

Из указанных строительных материалов наиболее низким коэффициентом теплового линейного расширения обладает клинкерный кирпич (его КТЛР равен 3,5·10 -6 1/град), а также древесина, штукатурки, стеновой кирпич и базальт. Следует отметить, что высокий коэффициент теплового расширения свойственен металлам таким, как алюминий, медь или сталь. Например, коэффициент линейного расширения алюминия равен 24·10 -6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали.

Коэффициент теплового линейного расширения показывает на сколько (относительно размера тела) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус.

Чтобы вычислить увеличение линейных размеров материала за счет теплового расширения, необходимо умножить значение температурного коэффициента линейного расширения на линейный размер материала и на разность температур в градусах Цельсия или Кельвина. Например, стеновой кирпич (КТЛР= 0,000006 град -1 ) длиной 240 мм при нагревании на 100 градусов удлинится на 0,144 мм.

По значениям коэффициентов теплового расширения в таблице видно, что указанные строительные материалы и металлы имеют положительный коэффициент линейного расширения, то есть увеличивают свои размеры (расширяются) при нагревании.

Источник

Модули упругости и деформаций кладки при кратковременной и длительной нагрузке, упругие характеристики кладки, деформации усадки, коэффициенты линейного расширения и трения

Вид кладки Коэффициент k
1. Из кирпича и камней всех видов, из крупных блоков, рваного бута и бутобетона, кирпичная вибриро-ванная 2,0
2. Из крупных и мелких блоков из ячеистых бетонов 2,25

Упругую характеристику кладки с сетчатым армированием следует определять по формуле
(4)

В формулах (2) и (4) Rsku — временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию армированной кладки из кирпича или камней при высоте ряда не более 150 мм, определяемое по формулам:
для кладки с продольной арматурой

для кладки с сетчатой арматурой

μ — процент армирования кладки;
для кладки с продольной арматурой

где Аs и Аk — соответственно площади сечения арматуры и кладки, для кладки с сетчатой арматурой μ определяется по п. 4.30;
Rsn — нормативные сопротивления арматуры в армированной кладке, принимаемые для сталей классов А-I и А-II в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, а для стали класса Вр-I — с коэффициентом условий работы 0,6 по той же главе СНиП.
3.21. Значения упругой характеристики α для неармированной кладки следует принимать по табл. 15.

Упругая характеристика α
Вид кладки при марках раствора при прочности раствора
25-200 10 4 0,2 (2) нулевой
1. Из крупных блоков, изготовленных из тяжелого и крупнопористого бетона на тяжелых заполнителях и из тяж злого природного камня (   1800 кг/м 3 )
2. Из камней, изготовленных из тяжелого бетона, тяжелых природных камней и бута
3. Из крупных блоков, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, крупнопористого бетона на легких заполнителях, плотного силикатного бетона и из легкого природного камня
4. Из крупных блоков, изготовленных из ячеистых бетонов вида:
А
5. Из камней ячеистых бетонов вида:
А
7. Из кирпича глиняного пластического прессования полнотелого и пустотелого, из пустотелых силикатных камней, из камней, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, из легких природных камней
8. Из кирпича силикатного полнотелого и пустотелого
9. Из кирпича глиняного полусухого прессования полнотелого и пустотелого
Примечания: 1. При определении коэффициентов продольного изгиба для элементов с гибкостью l/i ≤ 28 или отношением l/h ≤ 8 (см. п. 4.2) допускается принимать величины упругой характеристики кладки из кирпича всех видов как из кирпича пластического прессования.

2. Приведенные в табл. 15 (пп. 7 — 9) значения упругой характеристики а для кирпичной кладки распространяются на виброкирпичные панели и блоки.

3. Упругая характеристика бутобетона принимается равной α = 2000.

4. Для кладки на легких растворах значения упругой характеристики α следует принимать по табл. 15 с коэффициентом 0,7.

5. Упругие характеристики кладки из природных камней допускается уточнять по специальным указаниям, составленным на основе результатов экспериментальных исследований и утвержденным в установленном порядке.

3.22. Модуль деформаций кладки Е должен приниматься:
а) при расчете конструкций по прочности кладки для определения усилий в кладке, рассматриваемой в предельном состоянии сжатия при условии, что деформации кладки определяются совместной работой с элементами конструкций из других материалов (для определения усилий в затяжках сводов, в слоях сжатых многослойных сечений, усилий, вызываемых температурными деформациями, при расчете кладки над рандбалками или под распределительными поясами) по формуле

где, e0 — модуль упругости (начальный модуль деформаций) кладки, определяемый по формулам (1) и (2).
б) при определении деформаций кладки от продольных или поперечных сил, усилий в статически неопределимых рамных системах, в которых элементы конструкций из кладки работают совместно с элементами из других материалов, периода колебаний каменных конструкций, жесткости конструкций по формуле

3.23. Относительная деформация кладки с учетом ползучести определяется по формуле

где σ — напряжение, при котором определяется ε;
ν — коэффициент, учитывающий влияние ползучести кладки;
v = 1,8 ‑ для кладки из керамических камней с вертикальными щелевидными пустотами (высота камня 138 мм);
v = 2,2 ‑ для кладки из глиняного кирпича пластического и полусухого прессования.
v = 2,8 — для кладки из крупных блоков или камней, изготовленных из тяжелого бетона;
v = 3,0 — для кладки из силикатного кирпича и камней полнотелых и пустотелых, а также из камней, изготовленных из бетона на пористых заполнителях или поризованного и силикатных крупных блоков:
v = 3,5 — для кладки из мелких и крупных блоков, изготовленных из автоклавного ячеистого бетона вида А;
v = 4,0 — то же, из автоклавного ячеистого бетона вида Б.
3.24. Модуль упругости кладки Е0 при постоянной и длительной нагрузке с учетом ползучести следует уменьшать путем деления его на коэффициент ползучести v.
3.25. Модуль упругости и деформаций кладки из природных камней допускается принимать по специальным указаниям, составленным на основе результатов экспериментальных исследований и утвержденным госстроями союзных республик в установленном порядке.
3.26. Деформации усадки кладки из глиняного кирпича и керамических камней не учитываются.
Деформации усадки следует принимать для кладок:
из кирпича, камней, мелких и крупных блоков, изготовленных на силикатном или цементном вяжущем, — 3•10-4;
из камней и блоков, изготовленных из автоклавного ячеистого бетона (вида А), — 4•10-4;
то же, из неавтоклавного ячеистого бетона (вида Б) — 8•10-4;
3.27. Модуль сдвига кладки следует принимать равным G = 0,4 Е0, где Е0 — модуль упругости при сжатии.
3.28. Величины коэффициентов линейного расширения кладки следует принимать по табл. 16.

Материал кладки Коэффициент линейного расширения кладки  t град. — 1
1. Кирпич глиняный полнотелый, пустотелый и керамические камни 0,000005
2. Кирпич силикатный, камни и блоки бетонные и бутобетон 0,00001
3. Природные камни, камни и блоки из ячеистых бетонов 0,000008
Примечание. Величины коэффициентов линейного расширения для кладки из других материалов допускается принимать по опытным данным.

3.29. Коэффициент трения следует принимать по табл. 17.

Источник

Жароупорные свойства портландцементного камня

Температурные деформации и коэффициенты линейного расширения различных видов заполнителей в интервале температур от 20 до 800° сильно отличаются друг от друга. Наибольшими температурными деформациями характеризуется песчаник, а наименьшими до температуры 525°— известняк, а при более высоких температурах — базальт. Рассматривая характер изменения свойств цементного камня при нагревании, необходимо остановиться на температурных деформациях и коэффициенте линейного расширения различных видов заполнителей. При температуре 300° деформация кристалличеокого известняка превышает деформацию мелкозернистого базальта в 5,5 раза.

Коэффициент линейного расширения шамотного кирпича в температурном интервале от 20 до 1300° равен 6 х 10 -б — 8 х 10 -6 .

Рис. 44. Линейная температурная деформация различных видов заполнителя: а: 1—песчаник; 2—шлак доменный; 3—диабаз; 4—известняк; 5—обыкновенный глиняный кирпич; 6—базальт; б: 1—гранит крупнозернистый; 2—известняк кристаллический; 3—галька кварцевая; 4—диабаз; 5—известняк-ракушечник; 6—песчаник; 7—шлак доменный; 8 — базальт мелкозернистый.

Ввиду того, что большинство минералов при нагревании деформируется неодинаково по различным осям кристалла (например, кварц, кальцит, полевой шпат), то это вызывает появление значительных внутренних напряжений в заполнителе, содержащем такие минералы. При температуре 573° происходит превращение кварца из β в а -модификацию, сопровождаемое значительным увеличением объема минерала. В результате горные породы, содержащие кристаллический кварц, при нагревании значительно снижают свою прочность и термическую стойкость. Введением в цемент соответствующих микронаполнителей можно добиться получения затвердевшего цемента со специальными свойствами. Так, например, известно, что различные тонкомолотые добавки не одинаково влияют на усадочные явления, происходящие в цементном камне в процессе его нагревания.

При нагревании в определенном температурном интервале происходит расширение цементного камня, но при большем нагревании начинается сокращение объема, превышающее по своим размерам первоначальное расширение.

Рис. 45. Коэффициент линейного (температурного) расширения различных видов заполнителя: с: ,1—песчаник; 2—шлак доменный; 3—диабаз обыкновенный глиняный кирпич; 5—базальт; 6—известняк; б: 1 — гранит крупнозернистый; 2—известняк кристаллический; 3—галька кварцевая; 4—диабаз; 5—известняк-ракушечник; 6—песчаник; ,7—шлак доменный; 8—базальт мелкозернистый.

Расширение изделий при нагревании прекращается в температурном интервале 200—355°. Возвращение изделия к нормальным размерам происходит в интервале 370—560°. Обожженная глина, доменный шлак и пемза уменьшают сокращение цементного камня, а трасс, трепел и сиштоф значительно его увеличивают. Из приведенных кривых (рис. 47) следует, что во всех случаях при повышении температуры от 100 до 200° изделия сначала расширяются, а затем сокращаются. Изделия из затвердевшего портландцемента расширяются при повышении температуры до 175°, а при дальнейшем повышении ее начинается сокращение объема.

Источник

1 Общие положения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на наружные стены зданий с лицевым слоем из кирпичной кладки с соединением слоев гибкими связями.

1.2 Вследствие температурно-влажностных деформаций кладки лицевого слоя, внутреннего слоя из кирпичной или каменной кладки, монолитного железобетона и т.д., каркаса здания в кладке лицевого слоя возможно образование вертикальных и наклонных трещин (рис. 1, 2).

Рис. 1 — Вертикальная трещина на углу стены между 3-м и 4-м этажами

Рис. 2 — Выпучивание кладки лицевого слоя на углу стены на высоте 4-го этажа

1.3 Образование вертикальных и наклонных трещин в кладке наружного слоя возможно как в летнее, так и в зимнее время года и зависит от периода его возведения.

1.4 Горизонтальные растягивающие напряжения в лицевом слое вблизи углов, вызванные его изгибом из плоскости, сопоставимы по величине с напряжениями от осевых усилий.

1.5 Осевые усилия возникают преимущественно от сдерживания свободных горизонтальных перемещений кладки лицевого слоя опорными конструкциями и сосредоточены в основном на опоре.

1.6 Моменты, вызывающие изгиб кладки лицевого слоя из его плоскости, сосредоточены преимущественно вблизи углов фрагментов и распределены по высоте стены достаточно равномерно.

1.7 В Z — и П-образных фрагментах возрастает влияние изгиба лицевого слоя из его плоскости. Особенно это проявляется в Z -образных фрагментах вследствие сдвига двух крайних стен относительно друг друга (рис. 7-10).

1.8 Вследствие температурно-влажностных деформаций в гибких связях возникают растягивающие усилия. Усилия возникают в основном в связях, расположенных вблизи угла.

1.9 Усилия в угловых связях могут достигать предельных значений как в теплый, так и в холодный периоды года в зависимости от температуры наружного слоя в момент его возведения.

1.10 Вертикальные деформационные швы в кладке лицевого слоя способствуют снижению уровня горизонтальных растягивающих напряжений в кладке и растягивающих усилий в гибких связях.

1.11 С целью повышения прочности кладки лицевого слоя растяжению выполняется ее армирование горизонтальными сетками.

1.12 Армирование кладки лицевого слоя, конструкция и шаг гибких связей, расстояния между вертикальными деформационными швами в лицевом слое назначаются исходя из результатов расчетов фрагментов здания на температурно-влажностные воздействия и конструктивных требований. При больших ветровых нагрузках усилия в связях и кладке определяются также с их учетом.

2 Проверка прочности кладки лицевого слоя на действие горизонтальных растягивающих усилий

2.1 Прочность кладки лицевого слоя наружных стен с гибкими связями проверяется на растяжение по формулам:

— для неармированной кладки:

— для армированной кладки:

где Rt — расчетное сопротивление кладки растяжению по перевязанному сечению, принимаемое по таблице 11 [1];

Rs — расчетное сопротивление продольной арматуры;

A nt — площадь вертикального сечения кладки по кирпичу нетто (за вычетом площади сечения вертикальных швов);

As — площадь сечения продольной арматуры;

γ cs — коэффициент условий работы, определяемый по таблице 13 [1]. При армировании сетками γ cs = 0,75;

Nt — несущая способность кладки на растяжение;

N — горизонтальное растягивающее усилие, являющееся суммой усилий от температурно-влажностных воздействий и ветровой нагрузки:

где N ( t ) — горизонтальное растягивающее усилие от температурно-влажностных воздействий, определяемое из расчета по программам, реализующим метод конечного элемента и т.п., либо по приближенной формуле (3.1);

N ( w ) — горизонтальное растягивающее усилие от ветровой нагрузки, определяемое по [3];

m 1 — коэффициент условий работы кладки лицевого слоя, принимаемый равным 1,0 при расстоянии между вертикальными температурными швами не более 3,5 м и 2,0 при большем значении.

2.2 Горизонтальные растягивающие усилия в лицевом слое кладки, возникающие от температурно-влажностных воздействий N ( t ) (рис. 3, 4), определяются из расчета по программам, реализующим метод конечного элемента и т.п., либо по следующим приближенным формулам:

горизонтальное усилие, возникающее в кладке лицевого слоя от температурно-влажностных воздействий, следует определять по формуле:

где А — площадь вертикального сечения кладки лицевого слоя брутто (с учетом вертикальных швов) высотой 1 м ;

σ — горизонтальные растягивающие напряжения, возникающие в лицевом слое кладки от температурно-влажностных воздействий, определяемые по формуле:

Рис. 3 — Схема деформаций лицевого слоя на прямолинейном участке летом при его возведении зимой

Рис. 4 — Схема деформаций лицевого слоя на прямолинейном участке зимой при его возведении в межсезонье при t = 0 °С

Е к — модуль деформаций кладки, определяемый с учетом длительных деформаций по формуле:

E 0 — модуль упругости кладки;

η — коэффициент, учитывающий влияние ползучести кладки, определяемый по [1];

at — коэффициент линейного расширения кладки;

L — расчетная суммарная длина стен фрагментов, определяемая по п. 2.3;

Δ t — расчетный перепад температур, определяемый по разделу 5.

2.3 Назначение расчетной суммарной длины стен фрагментов для определения горизонтальных растягивающих напряжений в лицевом слое кладки по формуле (2.5) производится по следующим формулам:

для Г-образных фрагментов с двумя температурными швами (рис. 5, 6):

Рис. 5 — Схемы деформаций наружного лицевого слоя на Г-образном участке с внешним углом зимой при его возведении в межсезонье

Рис. 6 — Схемы деформаций наружного лицевого слоя на Г-образном участке летом при его возведении зимой

где L x и L y — длина стены от угла до деформационного шва соответственно по осям Х и Y ; для П-образных фрагментов и Z -образных фрагментов с двумя температурными швами (рис. 7-10):

Рис. 7 — Схемы деформаций наружного лицевого слоя на Z -образном участке зимой при возведении его в межсезонье при t = 0°С

Рис. 8 — Схемы деформаций наружного лицевого слоя на Z -образном участке летом при его возведении зимой

Рис. 9 — Схемы деформаций наружного лицевого слоя на П-образном участке зимой при его возведении в межсезонье при t = 0°С

Рис. 10 — Схемы деформаций наружного лицевого слоя на Z -образном участке летом при его возведении зимой

для — образных фрагментов без вертикальных температурных швов:

для Г-образных фрагментов с одним температурным швом:

для Г-образных фрагментов без температурных швов:

3 Проверка прочности гибких связей на действие
горизонтальных растягивающих усилий

3.1 Прочность связи на растяжение Nt , s проверяется по формуле:

Прочность узла анкеровки связи Nt , a проверяется по формуле:

В формулах приняты следующие обозначения:

Ns — горизонтальное растягивающее усилие в связи, являющееся суммой усилий от температурно-влажностных воздействий и ветровой нагрузки:

N s ( t ) — растягивающее усилие в связи от температурно-влажностных воздействий, определяемое из расчета по программам, реализующим метод конечного элемента и т.п., либо по приближенным формулам (3.4) и (3.5);

N s ( w )- растягивающее усилие в связи от ветровой нагрузки, определяемое по [3];

m 1 — коэффициент условий работы кладки лицевого слоя, принимаемый равным 1,0 при расстоянии между горизонтальными температурными швами не более 3,5 м и 2,0 — при большем значении.

m 2 — коэффициент условий работы связей, зависящий от неравномерности включе­ния в работу отдельных связей, зависящий от конструкции связи, наличия или отсутствия предварительного напряжения связей. При отсутствии данных принимается m 2 = 2.

3.2 Растягивающее усилие в связи от температурно-влажностных воздействий определяется из расчета по программам, реализующим метод конечного элемента и т.п., либо по следующим приближенным формулам:

Здесь коэффициенты принимают следующие значения:

α = 0,73; b = 8; с = 3,3; d = 0,05; e = 0,15;

модуль упругости задается в МПа, температура — в °С;

Е ; α t — соответственно модуль деформаций и коэффициент линейного расширения кладки;

Δ t — расчетный перепад температур, определяемый по разделу 5.

3.3 Назначение расчетной суммарной длины L стен фрагментов для определения по формулам (3.4) и (3.5) горизонтальных растягивающих усилий в расположенных на углу связях, возникающих от температурно-влажностных воздействий, производится по следующим формулам:

для Г-образных фрагментов с внешним углом с двумя температурными швами принимается максимальное из двух значений (рис. 5 , 6 ):

где L x и L y — длина стены от угла до деформационного шва соответственно по осям X и Y ;

для Г-образных фрагментов с внешним углом с одним температурным швом:

4 Назначение расстояний между вертикальными деформационными
швами в лицевом слое кладки и мест их расположения

4.1 Расстояния между вертикальными деформационными швами могут назначаться из соблюдения следующих условий:

— не превышение прочности кладки лицевого слоя на растяжение в соответствии с разделом 2;

— не превышение прочности связей и анкерных узлов на растяжение в соответствии с разделом 3.

В любом случае, при назначении мест расположения вертикальных температурных швов рекомендуется придерживаться конструктивных требований, приведенных в [1], [2].

5 Назначение расчетной температуры наружных стен
с лицевым слоем из кирпичной кладки

5.1 Лицевой слой кладки, выполненный толщиной 12 см , по своей сути является тонкостенной конструкцией. Этот слой отделен от основного слоя стены утеплителем, а вдобавок часто и вентилируемой воздушной прослойкой. В этой связи температура кладки лицевого слоя практически равна температуре наружного воздуха. При прямом воздействии солнечной радиации в дневное время лицевой слой может иметь температуру и более высокую, чем температура наружного воздуха.

Исходя из этого температура наружного лицевого слоя может быть определена по таблице 15 [3] как для однослойной конструкции неотапливаемого здания.

5.2 Нормативные значения средних по сечению лицевого (наружного) слоя температур tw ,нс и tc ,нс соответственно в теплое и холодное время года могут быть определены по таблице 15 [ 3 ] как для неотапливаемых зданий:

где θ 1 — приращение средней по сечению облицовки температуры и перепада температур от суточных колебаний температуры наружного воздуха, определяемое по таблице 16 [ 3 ]. Для кирпичной облицовки толщиной до 15 см θ 1 = 8°С;

θ 4 — приращение средней по сечению облицовки температуры и перепада температуры от солнечной радиации, принимаемое в соответствии с п. 8.5 [ 3 ]:

где ρ — коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности стены, принимаемый по [4];

S max — максимальное значение солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м 2 , принимаемое по [5];

k — коэффициент, принимаемый по табл. 17 [ 3 ];

k 1 — коэффициент, равный 0,6 для кладки толщиной до 15 см ;

tew , tec — средние суточные температуры наружного воздуха соответственно в теплое и холодное время года, определяемые по формулам:

t I , t VII — многолетние среднемесячные температуры воздуха в январе и июле, определяемые по картам 5 и 6 обязательного приложения 5 к [ 3 ];

ΔI — отклонение средних суточных температур от средних месячных, принимаемое по карте 7 обязательного приложения [ 3 ].

5.3 Расчет на температурные воздействия для холодного времени года производится на температуру, равную разности зимней температуры tc и начальной летней температуры tow :

Аналогично, расчет для теплого времени года производится на температуру, равную разности летней температуры tw и начальной зимней температуры toc :

5.4 Начальные температуры, соответствующие замыканию конструкции, в летнее и зимнее время определяются по формулам СНиП [ 3 ]:

Начальные температуры, соответствующие замыканию конструкции в законченную систему, в соответствии со СНиП 2.01.07-85* допускается уточнять для каждого конкретного случая.

При работе в тепляках начальные зимние температуры лицевого и основного слоев рекомендуется принимать:

5.5 При необходимости расчета лицевого слоя с учетом совместной работы с внутренним слоем стены, выполненным из каменной кладки, монолитного бетона и т.п., необходимо кроме температуры лицевого слоя знать также и температуру внутреннего слоя стены. В случае когда внутренний слой отделен от слоя облицовки слоем эффективного утеплителя, суточные колебания температуры и солнечная радиация практически не сказываются. В этом случае средние по сечению слоя температуры внутреннего слоя могут быть определены по формулам [ 3 ] как для защищенных от действия солнечной радиации конструкций:

Когда между лицевым и основным слоями стены утеплитель отсутствует, средняя по сечению температура основного слоя может определяться по формуле (5.1) для теплого времени года и для холодного времени года по формуле:

5.6 Расчетные значения температур вычисляют путем умножения полученных нормативных значений на коэффициент надежности, равный 1,1.

5.7 Во многих материалах наряду с температурными могут развиваться деформации усадки или набухания. Например, деформациям усадки или набухания (в зависимости от влажности материала) подвержены такие материалы, как кладки из силикатного кирпича, бетонных камней. В то же время кладка из керамических камней и кирпича практически не испытывает этих деформаций. Величины влажностных деформаций могут быть сопоставимы с температурными. В расчетах влажностные деформации ξ ( sh ) могут задаваться с помощью эквивалентной температуры T ( sh )экв:

где α t — коэффициент температурного линейного расширения.

Наиболее интенсивно деформации усадки протекают в первые месяцы с момента возведения конструкции. Поскольку в реальных условиях время возведения различных конструкций не всегда может быть заранее спланировано, расчет рекомендуется производить для различных сочетаний температурно-влажностных воздействий.

Пример определения разности температур

Место строительства г. Москва.

Конструкция наружной стены: лицевой слой толщиной 12 см из красного глиняного кирпича, основной слой толщиной 20 см из бетонных камней, между ними слой пенополистирола.

Средние суточные температуры наружного воздуха равны: в летнее время:

Нормативные значения температуры лицевого слоя, подсчитанные по формулам (5.1) и (5.2) как для неотапливаемого здания, равны:

на солнечной стороне:

Начальные температуры, соответствующие замыканию конструкции в законченную систему, определим по формулам (23), (24) [3]: в летнее время:

Вычислим разности температур периода эксплуатации и начальной температуры замыкания конструкции.

1. Разность летней температуры tw ,нс и начальной зимней температуры toc для лицевого слоя, находящегося на солнечной стороне, равна:

Разность летней температуры tw ,вс и начальной зимней температуры toc для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п.:

2. Разность летней температуры tw ,нс и начальной зимней температуры toc для лицевого слоя, находящегося в тени, равна:

Разность летней температуры t w ,вс и начальной зимней температуры t o c для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п.:

3. Разность летней температуры tw ,нс и начальной температуры в межсезонье t o осень для лицевого слоя, находящегося на солнечной стороне, равна:

Разность летней температуры tw ,вс и начальной температуры в межсезонье t o c для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п. равна:

4. Разность летней температуры tw , нс и начальной температуры в межсезонье t o осень для лицевого слоя, находящегося в тени, равна:

Разность летней температуры tw ,вс и начальной температуры в межсезонье t o осень для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п. равна:

5. Разность зимней температуры tw ,нс и начальной летней температуры t o c для лицевого слоя равна:

Разность зимней температуры tc ,вс при неполном отоплении в период строительства и начальной летней температуры t o c для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п. равна:

6. Разность зимней температуры tc ,нс и начальной летней температуры t o c для лицевого слоя равна:

Разность зимней температуры tc ,нс в период эксплуатации и начальной летней температуры t o w для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п. равна:

7. Разность зимней температуры tc ,нс в период эксплуатации и начальной температуры в межсезонье t o осень для наружного слоя равна:

Разность зимней температуры tc ,нс в период эксплуатации и начальной температуры в межсезонье t o осень для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п. равна:

8. Разность зимней температуры tw ,нс и начальной летней температуры t o c для лицевого слоя равна:

Разность зимней температуры tc ,вс при неполном отоплении в период строительства и начальной летней температуры t o c для внутреннего слоя, отделенного от наружного слоем утеплителя, а также плит перекрытий, внутренних стен и т.п., равна:

6 Примеры определения горизонтальных растягивающих напряжений в кладке лицевого слоя и растягивающих усилий в гибких связях. Назначение расстояний между вертикальными деформационными швами в лицевом слое кладки

6.1 Определение горизонтальных растягивающих напряжений в кладке лицевого слоя. Проверка прочности кладки лицевого слоя на растяжение

Рассмотрим Г-образный фрагмент (см. рис. 5) с длиной по 3 и 6 м с двумя вертикальными температурными швами. Кладка лицевого слоя выполнена из керамического кирпича марки 100 на растворе марки 50.

Толщина слоя облицовки равнялась 12 см . Коэффициент линейного расширения кладки ос, из глиняного кирпича принят 0,000005.

Определение растягивающих напряжений в кладке производим при расчетном перепаде температуры Δ t = 50°С. Лицевой слой закреплен в горизонтальной плоскости гибкими стальными связями.

Крайние связи расположены на расстоянии 25 см от угла. Следующий ряд связей отстоит от них на 25 см . Шаг остальных связей по горизонтали 50 см . Шаг связей по высоте 50 см . Сечение связей Ø6А240. Опирание лицевого слоя произведено на керамзитобетонную балку сечением, соединенным с плитой перекрытия консольными ребрами.

Расчетное сопротивление кладки сжатию R в соответствии с таблицей 2 [1] равно 1,5 МПа. Модуль упругости Е o определялся по формуле:

Е o = α Ru = 1000×3,0 = 3000 МПа,

где α — упругая характеристика кладки, принимаемая по таблице 15 [1] для кладки из глиняного кирпича пластического формования равной 1000;

Ru — временное сопротивление кладки сжатию, определяемое по формуле (3) [1]:

k — коэффициент, принимаемый по таблице 14 [1] для кладки из кирпича равным 2,0. Модуль деформаций кладки Е к определялся по формуле:

Е к = Е o /η = 3000/2,2 = 1364 МПа;

η — коэффициент, учитывающий влияние ползучести кладки, определяемый по [1] и равный для кладки из глиняного кирпича 2,2.

Расчетную суммарную длину определим по формуле (2.7):

Максимальную величину горизонтальных растягивающих напряжений в кладке лицевого слоя определим по формуле (2.5):

σ = (0,67 + 0,0088 L ) E к α t Δ t = (0,67 + 0,0088 × 9) 1364 × 0,000005 × 50 = 0,26 МПа.

Горизонтальное усилие, действующее в кладке лицевого слоя, равно:

N = σ А = 0,26 × 0,12 = 0,03 МН.

где А — площадь вертикального сечения кладки лицевого слоя брутто (с учетом площади сечения вертикальных швов) высотой 1 м , равная:

А = 0,12 × 1,0 = 0,12 м 2 .

Прочность неармированной кладки на растяжение проверяется по формуле (2.1):

где A nt — площадь вертикального сечения кладки по кирпичу нетто (за вычетом площади сечения вертикальных швов), равная:

Ant = А /2 = 0,12/2 = 0,06 м 2 ;

Rt — расчетное сопротивление кладки растяжению по перевязанному сечению, принимаемое по таблице 11 [1] и равное 0,18 МПа для кладки из кирпича марки по прочности 100.

Поскольку прочность кладки не обеспечена, выполним ее армирование горизонтальными стальными сетками.

Прочность армированной кладки на растяжение проверяется по формуле (2.2):

где Rs — расчетное сопротивление продольной арматуры сетки, принимаемое по [6] для арматуры класса А240 равным 215 МПа;

γ cs — коэффициент условий работы, определяемый по таблице 13 [1]. При армировании

As — площадь сечения продольной арматуры. Отсюда требуемое сечение продольной горизонтальной арматуры в лицевом слое кладки высотой 1,0 м равно:

Следует отметить, что наиболее эффективно было бы устанавливать сетки с продольной арматурой наименьшего диаметра ( 3 мм ) и располагать их чаще. Применение сеток из арматуры диаметром больше 5 мм приведет к увеличению толщины горизонтальных растворных швов в местах перехлеста сеток.

Принимаем армирование горизонтальными сетками с тремя продольными стержнями через четыре ряда кладки (

31 см ). Таким образом, требуемая площадь сечения одного продольного стержня равна:

Принимаем диаметр продольной арматуры 5 мм ( А s = 0,196 см 2 ).

Поперечную арматуру назначаем конструктивно из арматуры диаметром 3 мм с шагом 200 мм .

Наибольшая величина горизонтальных растягивающих напряжений действует в нижней трети стены, т.е. на высоте от опоры около 1 м . Выше армирование выполняется конструктивно теми же сетками с шагом через десять рядов кладки (

На углах изгибающие моменты распределены по высоте стены довольно равномерно. Поэтому армирование там выполняется сетками через два ряда на всю высоту стены.

Соединение пересекающихся сеток на углах стен должно выполняться Г-образными сварными сетками. На прямолинейных участках допускается укладывать сетки внахлест. Подробнее конструктивные требования по армированию приведены в [1], [2].

6.2 Определение растягивающих усилий в гибких связях

Для Г-образного фрагмента с габаритами 6 × 3м определим растягивающие усилия в гибких связях.

Для Г-образных фрагментов с двумя температурными швами назначение расчетной суммарной длины производится по формулам (3.6) и (3.7) и принимается максимальное из двух значений:

Поскольку L = 6,12 м 8,5 м , максимальные растягивающие усилия в гибких связях определим по формуле (3.5):

N = l ,65 [ dL 2 + e ] E к αtΔ t = 1,65 (0,05 × 6,12 2 + 0,15) 3000/2,2 × 0,000005 × 50,7 = 1,15 кН.

Проверка прочности связи на растяжение производится по формуле (3.1):

As — площадь сечения продольной арматуры связи диаметром 6 мм , равная 28 мм 2 ;

Rs — расчетное сопротивление продольной арматуры, принимаемое по [6] для арматуры класса А240 равным 215 МПа.

Список литературы

1. СНиП II 22-81 *. Каменные и армокаменные конструкции.

4. СНиП II -3-79 *. Строительная теплотехника (справочно, отменен 01.10.2003 г.).

6. СНиП 52-01-2003 . Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

Ключевые слова: кладка лицевого слоя, гибкие связи, вертикальные деформационные швы, горизонтальные растягивающие напряжения, температурно-влажностные воздействия

Источник

Читайте также:  Как делать кирпичи для дорожки