19. Факторы, влияющие на прочность каменной кладки при сжатии.

Прочность кладки при центральном сжатии. Формула Л.И. Онищика.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ

• Прочность кладки тем больше, чем толще камень, так как увеличивается сопротивление камня изгибу и срезу.

• Чем правильнее форма камня, тем больше прочность кладки

• Прочность кладки понижается при увеличении толщины горизонтальных швов раствора, так как увеличиваются усилия, растягивающие кирпич.

• Прочность кладки повышается с увеличением подвижности раствора, его удобоукладываемости, так как при этом более равномерно заполняются горизонтальные швы кладки и уменьшаются напряжения от изгиба и среза.

• Прочность кладки зависит от квалификации каменщика, так как правильность и ровность рядов кладки, одинаковая толщина швов раствора создают более однородное и равномерное напряженное состояние сжатия, уменьшая влияние изгиба и среза.

     Для расчетной оценки предела прочности кладки при центральном сжатии были предложены эмпирические формулы. Результаты, наиболее соответствующие экспериментам, показала формула Л.И. Онищика [5] для определения среднего значения предела прочности каменной кладки , МПа, из кирпича, обыкновенных камней, кирпичных блоков и бута на растворе марки М10 и выше:

      (1)

где – средняя прочность камня;– средняя прочность раствора;– конструктивный коэффициент,;и– коэффициенты, зависящие от вида камня;и– эмпирические коэффициенты,(из табл.);– коэффициент, зависящий от прочности раствора, припри.

    Как видно из формулы (1), при увеличении прочности раствора прочность кладки не превышает прочности камня:

    Отсюда следует, что применение кладочных растворов высоких марок при экономически невыгодно.

    Зная предел прочности кладки , можно найти расчетное сопротивление кладки, принимая коэффициент безопасности:

    Строительные нормы представляют расчетные сопротивления R сжатию кладки в табличной форме. Строительные нормы для кирпичной кладки на тяжелом растворе при марках кирпича от М75 до М150 и в полном диапазоне марок растворов приведены в табл «Расчетные сопротивления кирпичной кладки сжатию».

20. Прочность каменной кладки при растяжении, срезе и изгибе.

Нормативные и расчетные сопротивления каменной кладки.

Прочность кладки при растяжении

Прочность каменных кладок при работе их на растяжение, срез и изгиб зависит главным образом от величины сцепления между раствором и камнем.

Различают два вида сцепления: нормальное - S (рис. 10.9,а) и касательное - Т (рис.10.9,б).

Эксперименты показали, что касательное сцепление в два раза больше нормального,то есть T=2·S.

Сцепление нарастает во времени и достигает 100% через 28 суток.

В вертикальных швах кладки, вследствие усадки раствора при твердении, сцепление его с камнем значительно ослабляется или совсем нарушается с одной из прилегающих боковых поверхностей камня.

Поэтому в расчетах сцепление в вертикальных швах не учитывается, а учитывается сцепление только в горизонтальных швах кладки.

В соответствии с касательным и нормальным сцеплением различают два вида

растяжения кладки: растяжение по неперевязанному и по перевязанному шву.

Рис.10.9

Рис. 10.10. Работа кладки из камней правильной формы на растяжение:

а - по неперевязанным сечениям (случаи 1-4); б - по перевязанным сечениям; в - по неперевязанным

сечениям при внецентренном сжатии

Прочность кладки при срезе

Предел прочности кладки при срезе по неперевязанным сечениям определяется по

закону Кулона (рис. 10.11,а), согласно которому

ср = сц + ƒ·

где сц – касательное сцепление (сц = 2 · сц,сц, - нормальное сцепление);

ƒ – коэффициент трения в швах кладки, равный: 0,7 – для кладки из сплошного кирпича

и камней правильной формы; 0,3 – для кладки из пустотелого кирпича и камней с

вертикальными пустотами;– среднее нормальное напряжение сжатия при наименьшей продольной силе.

Рис. 10. 11. Срез кладки из камней правильной формы:

а – по неперевязанным сечениям; в, г – срез по неперевязанному шву в кладке подпорной стены и в пяте арки; д – срез кладки по перевязанному шву в консольном свесе

Прочность кладки при изгибе

Изгиб в каменной кладке вызывает растяжение, которым и определяется прочность

кладки по растянутой зоне.

Mel = t = t(10.4)

На самом же деле благодаря тому, что в кладке кроме упругих имеют место и

пластические деформации, эпюра нормальных напряжений криволинейная (рис. 10.12,б) и, если ее принять прямоугольной (что очень близко к фактической эпюре), то получим:

Mpl = t= t(10.5)

то есть в 1,5 раза больше, чемпри упругой работе. В практических расчетах пользуются

формулами сопротивления материалов и момент сопротивления W определяют как для

упругого материала. Расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по

перевязанному сечению Rtb принимают примерно в 1,5 раза больше, чем расчетное

сопротивление кладки при центральном растяжении Rt.