3.2 Прочность и морозостойкость каменных и армокаменных конструкции

Прочность каменных материалов определяют по результатам испытаний образцов-эталонов на сжатие. Кирпич дополнительно испытывают на изгиб. Камень и бетон являются хрупкими материалами, предел прочности на сжатие у них в 10…15 раз выше предела прочности на растяжение. Поэтому марку камня устанавливают по пределу прочности на осевое сжатие:

- камни малой прочности (легкие бетонные и природные камни): 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50;

- камни средней прочности (кирпич, керамические, бетонные и природные камни): 75, 100, 125, 150, 200;

- камни высокой прочности (кирпич, бетонные и природные камни): 250, 300, 400, 500, 600,800, 1000.

Для строительных растворов установлены следующие марки по пределу прочности на осевое сжатие: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200. Растворы с плотностью в сухом состоянии 1500 кг/м³ и более называют тяжелыми, до 1500 кг/м³ – легкими.

Марку камня по морозостойкости устанавливают испытаниями образцов-эталонов на попеременное замораживание и оттаивание. Для каменных материалов нормами установлены марки по морозостойкости от F10 до F300.

3.3 Основные факторы, влияющие на прочность кладки при сжатии, растяжении, изгибе

Прочность каменной кладки зависит от прочности и вида камня и раствора, возраста кладки, ее качества, обусловленного квалификацией каменщика, и других факторов.

При восприятии кладкой сжимающих усилий деформации растворов в горизонтальных швах значительно превышают деформации каменных материалов, поэтому кладка разрушается от растягивающих усилий в камне, возникающих под влиянием поперечных деформаций раствора. Увеличение толщины швов ведет к уменьшению прочности кладки. Разрушение кладки при сжатии начинается с раскрытия вертикальных швов и появления местных вертикальных трещин в отдельных камнях. При дальнейшем повышении нагрузки мелкие вертикальные трещины соединяются по высоте и расчленяют кладку на отдельные столбы. Небольшое увеличение нагрузки приводит к потери устойчивости этих столбов и кладка разрушается.

Прочностные и деформативные характеристики кладки получают при испытании призматических образцов-эталонов, размеры оснований которых 38х38 или 51х51 см, высота 110…120 см.

Расчетное сопротивление осевому сжатию R применяют при расчете стен, столбов, простенков. Эта характеристика всегда меньше прочности камня какой бы прочный раствор не использовался.

Расчетные сопротивления кладок осевому растяжению R_t, растяжению при изгибе R_tb, срезу R_sq зависят от вида сечения, по которому происходит разрушение кладки. Возможны два случая разрушения кладки:

Р исунок 3.4- Разрушение кладки при растяжении играфик деформаций при сжатии

- по неперевязанным сечениям, которыми являются горизонтальные швы кладки (рисунок 3.4, а);

- по перевязанным сечениям, которыми являются вертикальные швы кладки; в этих случаях сечение имеет ступенчатую форму (рисунок 3.4, б).

3.4 Деформативные свойства

Основные деформативные характеристики кладки определяют по нелинейной диаграмме «σ-ε» (рисунок 3.4, в). Они складываются из упругой и неупругой составляющих. Неупругие деформации проявляются при длительной нагрузке от ползучести в растворных швах.

При небольших напряжениях кладка работает упруго, ее деформативность характеризуется модулем упругости (начальным модулем деформации) Е_о=tgφ_o, который для неармированной кладки определяется по формуле:

Е_о=αR_u (3.1)

где α – упругая характеристика кладки; R_u – временное сопротивление (средний предел прочности) осевому сжатию кладки.

В соответствии с нормами величина модуля деформаций кладки Е при расчете конструкций по прочности определяется по формуле Е= 0,5Е_о. При определении деформации кладки от продольных и поперечных сил, периода колебаний каменных конструкций, жесткости модуль деформаций принимается равным Е= 0,8Е_о.