3. Міцність і деформації кладки

Кам’яна кладка є неоднорідним тілом, яке складається із каменів швів, між якими заповнені розчином. Вже за такої простої деформації, як центральний стиск напружений стан окремих каменів є достатньо складним.

Під час експериментальних досліджень цегляних стовпців, які піддавались центральному стиску, встановлена така картина руйнування: поява окремих тріщин у цеглах, приблизно паралельних лінії дії сили; у разі подальшого збільшення навантаження з’являються нові тріщини і відбувається їх об’єднання (зливання) за висотою стовпа; у подальшому стовп розділяється суцільними тріщинами на окремі вертикальні стовпи і відбувається руйнування стовпа. Отже, початок руйнування відбувається не від стиску, а від поперечного розтягу. Тензометричні вимірювання деформації окремих цегол засвідчили, що вони піддаються згину і розтягу. Все це є наслідком нерівномірності постілі із розчину у горизонтальних швах і підвищеної деформативності розчину. Необхідно відзначити істотний вплив міцності цегли у разі згину на величину межі міцності кладки.

На основі виконаних досліджень встановлено, що межа міцності кладок у разі стиску залежить: від меж міцності каменю і розчину; форми каменю висоти ряду кладки; якості кладки (однорідності основи із розчину товщини швів перев’язки швів тощо).

Кам’яна кладка є непружним матеріалом і у разі дії стискувальних сил залежність між напруженнями та відносними деформаціями є криволінійною (рис. 33.1). У разі миттєвого завантаженя кладка працює як пружне тіло і пружні деформації

,

де – початковий модуль пружності кладки.

Повні деформації кладки

,

де – непружні деформації кладки, які залежать від величини напружень і швидкості завантаження.

Залежність між модулем деформації у будь – якій точці кривої (рис. 33.1) і величиною виражається формулою Л.І.Онищика :

,

(33.1)

де – стискальне напруження у кладці; – межа міцності кладки у разі стиску.

За напружень у кладці , можемо користуватись наближеною залежністю:

.

(33.2)

Величина початкового модуля пружності кладки:

,

(33.3)

де – пружна характеристика кладки, яка приймається за табл. 33.1.

Кладка працює на розтяг значно гірше як на стиск. Опір осьовому розтягу кладки у неперев’язаному перерізі (рис.31.2) визначється тільки нормальним зчепленням розчину з цеглою. Руйнування кладки від осьового розтягу по перев’язаному перерізу може відбуватись або за ступінчатим перерізом (рис.31.2) переріз I-I або за перерізом II-II. У першому випадку, тобто під час руйнування за перерізом I-I міцність визначається дотичним щепленням розчину з каменем тільки горизонтальним швом. Під час руйнування за перерізом ІІ-ІІ міцність залежить тільки від міцності на розтяг каменю. У розрахункові формули під час перевірки міцності уводяться менші величини межі міцності кладки.

Несуча здатність кладки у разі згину визначається міцністю розтягненої зони. Дослідами встановлено, що несуча здатність кладки на розтяг у разі згину на перев’язаному перерізі приблизно у два рази більша, ніж опір осьовому розтягу, тобто межа міцності при зрізі кладки по перев’язаному перерізу дорівнює дотичному зчепленню каменю з розчином.

Рис. 33.1. Залежність деформації від напруження при стиску кам‘яної кладки

Рис. 33.2. Розтяг кам‘яної кладки

Рис. 33.3. До розрахунку кам‘яної кладки на позацентровий стиск

Таблиця 33.1

Пружна характеристика деяких видів кладки.

Вид кладки	Пружна характеристика
	При марці розчину
	200 - 25	10	4
Із крупних блоків важкого і крупнопористого бетону на важких заповнювачах (1800кг/м3) Із крупних блоків легкого силікатного автоклавного бетону і крупнопористого бетону на легких заповнювачах. Із керамічних каменів цегли глиняного звичайного і пустотілого легкобетонних каменів і легких бетонних каменів. Із цегли силікатної	1500 750 1000 750	1000 750 750 500	750 500 500 350
Примітка: Під час використання легких розчинів ( кг/м3) величину потрібно помножити на k=07.