- •1.2. Напружений стан каменю і розчину при стисканні кладки
- •1.3. Стадії роботи кам’яної кладки при стисканні
- •1.4. Основні фактори, які впливають на міцність кладки
- •1.5. Міцність кладки при центральному стисканні
- •1.6. Міцність кладки на розтягання та зрізання
- •1.7. Деформаційні характеристики кладки
- •1.8. Нормативні і розрахункові опори кам’яних кладок та арматури
- •Приклади характерних задач
- •Змістовий модуль 2 розрахунок міцності неармованих елементів кам’яних конструкцій
- •2.1. Розрахунок центрально стиснутих елементів
- •2.2. Розрахунок кам’яної кладки на місцеве стискання (зминання)
- •2.3. Розрахунок позацентрово стиснутих елементів
- •2.4. Розрахунок елементів, що працюють на косий стиск
- •2.5. Розрахунок елементів на згин, розтяг та зріз
- •2.6. Розрахунок елементів з неармованої кладки за граничними станами другої групи
- •Приклади характерних задач
- •Приклади підвищеної складності
- •Змістовий модуль 3 армокам’яні конструкції та їхні елементи
- •3.1. Мета та види армування кладок
- •3.2. Конструктивні особливості армокам’яних елементів з сітчастим (непрямим) армуванням
- •3.3. Розрахунок елементів з сітчастим армуванням
- •3.4. Конструктивні особливості армокам’яних конструкцій з поздовжнім армуванням
- •3.5. Розрахунок стиснутої кладки з поздовжнім армуванням
- •3.6. Розрахунок армованих кам’яних згинальних та центрально розтягнутих елементів
- •3.7. Комплексні елементи
- •3.8. Кам’яні елементи, посилені обоймами
- •3.9. Розрахунок армованих кладок за граничними станами другої групи
- •Приклади характерних задач
- •Приклади задач підвищеної складності
- •Змістовий модуль 4 основні положення проектування кам’яних будівель та їхніх частин
- •4.1.Конструктивні схеми кам’яних будівель
- •4.2. Розрахунок стін будівель з жорсткою конструктивною схемою
- •4.3. Розрахунок стін і стовпів будівель з пружною конструктивною схемою
- •4.4.Розрахунок багатошарових стін
- •4.5. Проектування опирання балок і плит на кам’яні стіни
- •4.6. Анкерування стін і стовпів
- •4.7. Розрахунок перемичок та висячих стін
- •4.8. Розрахунок стін підвалів
- •4.9. Проектування карнизів і парапетів
- •4.10. Особливості проектування кам’яних конструкцій будівель, що зводяться в зимовий час
- •Приклади характерних задач
- •Задачі підвищеної складності
- •Додаток а розрахункові значення опору кам’яних кладок
- •Додаток б характеристики арматури і сталей для армокам’яних конструкцій
- •Додаток в основні відомості про навантаження і впливи
- •Класифікація навантажень і впливів
- •Сполучення навантажень
- •Вага конструкцій та ґрунтів
- •Навантаження від людей, устаткування, складованих матеріалів і виробів
- •Кранові навантаження
- •Снігові навантаження
- •Вітрові навантаження
- •Проектування кам’яних і армокам’яних конструкцій
1.4. Основні фактори, які впливають на міцність кладки
На міцність кам’яної кладки впливає багато факторів, а саме: міцність, розміри та форма каменів; наявність порожнин в каменях; міцність, деформаційність та рухомість розчину; якість, заповнення і перев’язка швів; зчеплення розчину з каменями.
Міцність каменів. Зі збільшенням міцності каменів підвищується якість і міцність кладки. Наприклад, збільшення міцності цегли в 2 раза призводить до збільшення міцності кладки в 1,5…1,7 рази. Але значне збільшення міцності цегли не завжди суттєво підвищує міцність кладки, оскільки зі збільшенням міцності цегли збільшується різниця між її деформаційними характеристиками і такими ж характеристиками розчину, що викликає в цеглі значні розтягуючи зусилля. Міцність кладки також суттєво залежить від опору каменів згину та зрізу. Отже, необхідно вибирати оптимальні співвідношення між міцністю каменів і розчину, при цьому цеглу треба підбирати за міцністю на стиск та згин.
Розміри каменів. Зі збільшенням розмірів каменів, зменшується кількість горизонтальних і вертикальних швів і підвищується опір каменя згину і зрізу. Тому при виконанні кладки з каменів однакової міцності, збільшення розмірів обумовлює вищу міцність кладки. Але потрібно зважати на те, що при менших розмірах каменів утримується більш однорідний горизонтальний шов.
В кладці із бетонних і інших каменів та в кладці із блоків внаслідок їхньої суттєвої висоти поперечні перерізи мають значний опір згину і зрізу, а тому, на відміну від цегли, марку каменів визначають тільки за межею міцності на стискання.
Форма каменів. Чим правильніше форма каменів, тим краще передається навантаження через горизонтальні шви, кладка більш однорідна. В каменях неправильної форми навантаження передається на окремих ділянках (див. рис.1.5), кладка більш неоднорідна. При використанні каменів неправильної форми перев’язка їхня в кладці не значна, значну частину об’єму займає розчин, а тому міцність останнього, в основному, визначає міцність кладки.
Порожнини в каменях. Порожнин зменшують міцність як порожнистих каменів, так і кладки з них. Зменшення міцності (марки) порожнистих каменів не пропорційне ослаблюванню їхнього горизонтального перерізу і зазвичай марка порожнистих каменів, особливо бетонних, нижча, ніж можна було б передбачити за міцністю бетону з урахуванням порожнин. Крім цього, за однакової марки каменів, міцність кладки з порожнистих бетонних блоків на 15 … 20 % менша міцності кладки з повнотілих каменів. Це пояснюється менш рівномірним розподіленням напружень в кладці з порожнистих каменів, за винятком кладок із порожнистої цегли і керамічних блоків з вузькими щілинами.
Міцність розчину. Міцність розчину суттєво впливає на міцність кладки. У випадках застосування розчину з низькою міцністю руйнування швів при стисканні розпочинається раніше руйнування кладки в цілому, оскільки збільшуються деформації каменів і їхнє руйнування розпочинається раніше, ніж в кладках на міцних розчинах. Зі збільшенням міцності розчину зменшуються його деформації у швах, що збільшує міцність кладки. Міцність розчину в більшій мірі впливає на міцність кладки, коли вона менша міцності каменів. В найбільшій мірі міцність розчину впливає на міцність кладки з каменів неправильної форми, потім цегляної кладки, кладки із бетонних каменів і найменше – на міцність кладки із крупних блоків.
Деформаційність (пружно-пластичні характеристики) розчину. Під пружно-пластичними характеристиками розчину розуміють залежність між його деформаціями і напруженнями, а також максимальні деформації під час руйнування. В підрозділі 1.2 показано, що деформаційність розчину має великий вплив на міцність кладки. При більшій стисливості розчину збільшуються напруження розтягу, згину та зрізу в каменях, зі зниженням міцності розчину збільшуються його деформації, зменшується міцність кладки. Чим щільніший розчин (чим більша його об’ємна вага), тим менша його деформаційність і, як наслідок, більша міцність кладки. Наприклад, вапняні розчини мають велику рухомість, але невелику міцність і високу деформаційність, що спричиняє низьку міцність кладки. Цементно-вапняні розчини мають більшу міцність і меншу деформаційність, а тому кладка з їх використанням має більшу міцність, ніж на чисто вапняних. Найбільшу міцність мають кладки на цементних розчинах, але в цьому випадку досягається менша однорідність швів.
Рухомість розчину (зручність укладання). Більша рухомість дає можливість влаштувати більш рівні шви, що зменшує напруження на згин і зріз, що підвищує міцність кладки. Тому доцільно використовувати змішані розчини (переважно цементно-вапняні) з використанням домішок. Чисто цементні розчини доцільно використовувати для кладки підземних елементів (нижче рівня ґрунтових вод).
Якість кладки. Якість кладки, яка залежить від кваліфікації виконавців, характеризується заповненням горизонтальних швів, що суттєво впливає на її міцність. Міцність кладок з одних і тих же матеріалів, але виконаних робітниками різної кваліфікації, може відрізнятися в 1,8 рази, а то і більше. Якісне виконання кладки є одним із кращих способів збільшення її міцності.
Перев’язка швів. Якщо не має перев’язки швів, то кладка складалась би з окремих стовпчиків, не з’єднаних між собою, що може призвести до втрати їхньої стійкості і передчасного руйнування кладки. Тому перев’язка швів обов’язкова. В цегляній кладці перев’язка повинна здійснюватися не рідше, ніж через п’ять рядів, в кладці із бетонних блоків – через три ряди. Зменшення кількості перев’язаних рядів в 1,5 … 2 рази знижує міцність кладок на 10 … 20%.
Зчеплення розчину з каменями. Теоретично і експериментально підтверджено, що зчеплення розчину з цеглою в горизонтальних швах майже не впливає на міцність кладки при стисненні. Але зчеплення збільшує монолітність кладки, покращує її роботу на згин і позацентровий згин, на розтяг та зріз. Добре зчеплення розчину з каменями підвищує довговічність кладок, зменшує зволоження її атмосферними опадами, запобігає продуванню.
Заповнення вертикальних швів. Зчеплення розчину з каменями у вертикальних швах впливає позитивно на міцність кладки. Кладка з добре заповненими вертикальними швами має міцність на 8 % більшу, ніж кладка з порожніми вертикальними швами. Крім цього, добре зчеплення швів кладки має велике практичне значення для забезпечення теплотехнічних властивостей зовнішніх стін. Стіни з погано заповненими вертикальними швами дуже продуваються і за відсутності штукатурок не придатні для експлуатації.