Контрольні запитання
Які властивості повинні мати матеріали для кам’яних і армокам’яних кладок ?
Бетони яких класів застосовують для виготовлення елементів кладки?
Які камені і цеглу за міцністю застосовують для мурування?
Які показники враховують при виборі матеріалу для кладки?
Які особливості вибору матеріалу для кладки конструкцій будівель із вологими приміщеннями?
Як впливає вологість приміщень на вибір марки каменю за морозостійкістю? Навести приклади.
Які розчини використовують для мурування?
Яку арматуру застосовують для армування кладки?
Яку роль виконують горизонтальні сітки?
З якою метою ставлять вертикальну арматуру?
Для чого служить обойма? Які матеріали застосовують для створення обойм?
Які є види кладок?
Для чого необхідна перев’язка кладки? Які є системи перев’язки?
З яких матеріалів виконують суцільні кладки?
Які особливості конструювання зовнішніх стін у каркасних будівлях?
У чому полягають особливості конструювання полегшених кладок?
Яку роль виконує повітряний прошарок у зовнішній стіні?
Які властивості легкобетонного каміння визначальні при виборі матеріалів для зовнішніх стін?
Як забезпечують стійкість елементів багатошарових стін?
Чи можливо конструювати зовнішні стіни з внутрішнім утепленням? Яких умов необхідно при цьому дотримуватися і чому?
Розділ 2 Міцнісні та деформативні властивості кам’яної кладки
2.1. Характер напруженого стану кладки
Камінь і розчин у кладці перебувають в умовах складного напруженого стану (рис. 2.1, 2.2, 2.3), тому що в поперечних і похилих перерізах кам’яних конструкцій одночасно виникають позацентровий і місцевий стиск, згин, зріз, розтяг.
Рис. 2.1. Схема напруженого стану цегляної кладки
|
|
Рис. 2.2. Напружений стан каменю і розчину внаслідок різних деформативних властивостей |
Рис. 2.3. Концентрація напружень у бутовій кладці |
Це пояснюється тим, що щільність і жорсткість розчину за довжиною і шириною шва внаслідок впливу різних факторів (нерівномірність водовіддачі, усадка, нерівномірне розкладання муляром розчину, наявність вертикальних швів, пустот у горизонтальних і вертикальних швах) неоднорідні, а також тим, що передача зусиль із верхніх каменів на нижні внаслідок тих же причин відбувається не лише у вертикальному, а й у горизонтальному і похилому напрямках.
У роботі кам’яної або цегляної кладки від початку прикладання навантаження до руйнування розрізняють чотири стадії напружено-деформованого стану. Перша стадія (рис. 2.4, а) відповідає нормальній експлуатації кладки, коли зусилля, що виникають у ній від навантаження, не викликають видимих пошкоджень.
Друга стадія роботи кладки характеризується появою на окремих ділянках невеликих тріщин (рис. 2.4, б). Навантаження N становить 60-80 % від руйнівного. Якщо навантаження не зростає, то подальший розвиток тріщин не спостерігається.
На третій стадії, при збільшенні навантаження, виникають нові та розвиваються старі тріщини, які з’єднуються між собою, перетинаючи значну частину кладки у вертикальному напрямку (рис. 2.4, в). При тривалій дії такого навантаження, навіть без його зростання, розвиваються значні пластичні деформації і поступово продовжується подальший розвиток тріщин, які розшаровують кладку. Третя стадія неминуче переходить у четверту – стадію руйнування від втрати стійкості розшарованої тріщинами кладки (рис. 2.4, г).
а б в г
Рис. 2.4. Стадії роботи кладки при стисканні
На міцність кладки впливає марка каменю або цегли, марка розчину та його водоутримувальна здатність, розміри, форма і характер поверхні каменю, вид кладки, спосіб перев’язки швів тощо.
Міцність на стиск кладки з каменів правильної форми з перев’язаними швами більша, ніж із каменів неправильної форми або при незаповнених і неперев’язаних швах. Навіть при дуже міцному розчині міцність кладки завжди буде меншою від міцності каменю (цегли) при стиску.
Середню міцність кладки на стиск визначають за емпіричною формулою професора Л.І.Онищика:
,
МПа,
(2.1)
де А - конструктивний коефіцієнт, який становить:
,
тут:
– межа міцності каменю на стиск, МПа;
– межа міцності
розчину на стиск, МПа;
а, b – емпіричні коефіцієнти;
m, n – коефіцієнти, залежать від виду кладки (табл. 2.1);
– поправний коефіцієнт, що вводиться при низьких марках розчину, його величина коливається (для цегляної кладки в межах 0,75 ... 1,0) .
Із формули (2.1)
видно, що зростання міцності кладки з
підвищенням марки розчину затухає, і
навіть при
=
міцність кладки
= A
.
Тому використовувати розчини високих
марок (понад 75) для звичайних кладок не
економічно.
У деяких випадках кладка може працювати на розтяг за неперев’язаним перерізом, наприклад, у позацентрово стиснутих стінах або простінках (рис. 2.5, а) або за перев’язаним перерізом, наприклад, у круглих резервуарах, силосах чи інших спорудах (рис. 2.5, б).
Таблиця 2.1
Значення емпіричних коефіцієнтів, що характеризують міцність кладки залежно від її виду
Види кладки |
Коефіцієнт |
|||
a |
в |
m |
n |
|
|
0,20
0,15 0,15
0,09 0,20 |
0,30
0,30 0,30
0,30 0,25 |
1,25
1,10 1,50
1,10 2,50 |
3,0
2,5 2,5
2,0 8,0 |
Руйнування за неперев’язаним перерізом у більшості випадків відбувається у площині контакту каменю і розчину в горизонтальних швах. Руйнування кладки за перев’язаним перерізом відбувається або по розчину, або по каменю і розчину одночасно.
а б
Рис. 2.5. Схеми руйнування розтягнутої кладки:
а – за неперев’язаним швом; б – за перев’язаним швом