Прочностные свойства кладки
Прочность кладки зависит от прочности камня и раствора, размеров камней и их формы, качества заполнения растворных швов и их сцепления с камнем.
Кирпич опирается не всей площадью на раствор, а частично. В результате давление распределяется неравномерно вызывая изгиб, локальные напряжения,
внецентренное сжатие и скалывание.
Поперечные деформации раствора превышают
поперечные деформации камней в результате
возникают растягивающие напряжения.
Из-за сложного напряженного состояния прочность
кладки меньше прочности камня.
1 – сжатие; 2 – растяжение;3 – изгиб; 4 – срез; 5 – местное сжатие
Прочность кладки на слабых растворах составляет 10-15% от прочности кирпича, при прочном растворе – 30-40%.
При сжатии в каменной кладке различают четыре стадии:
-первая- усилия не вызывают видимых повреждений;
- вторая – появление в отдельных кирпичах небольших трещин – пересекающих 1-2 ряда Если нагрузка не увеличивается то трещины не развиваются;
- третья – трещины пересекают более трех рядов кладки, и объединяются. При длительном действии нагрузки без ее
увеличения трещины продолжают расти и может произойти разрушение;
- четвертая – происходит разрушение от потери устойчивости столбов кладки
Основой характеристикой кладки является расчетное сопротивление сжатию - R, осевому растяжению Rt, растяжению при изгибе Ru, сопротивление срезу Rsh.
Расчетное сопротивление получается делением временного сопротивления на коэффициент безопасности равного 2.
Расчетное сопротивление кладки сжатию применяется при расчете столбов простенков, стен.
Растягивающие усилия в кладке возникают при внецентренном сжатии с большим эксцентриситетом, в емкостных сооружениях и подпорных стенах при изгибе стенок от бокового давления жидкости или грунта.
Прочность кладки при растягивающих усилиях зависит в основном от сцепления раствора с камнем, а сцепление в свою очередь определяется прочностью раствора, состоянием поверхности камня и влажности.
Местное сжатие имеет место когда нагрузка приложена на ограниченной площади сечения кладки. Это опорные зоны балок, перемычек, стоек на кирпичные стены или столбы. Предел прочности на сжатие кладки при местном приложении нагрузки выше, чем при равномерном сжатии, поскольку в сопротивление включаются примыкающие незагруженные участки кладки.
Деформативность кладки
Каменная кладка представляет собой комплексный неоднородный строительный материал, деформативные свойства которого зависят от типа камней и раствора, степени заполнения швов, температурно-влажностных условий, вида напряженного состояния и т.д. В общем случае различают следующие виды деформаций: объемные, развивающиеся во всех направлениях – усадочные и температурные; силовые, направленные вдоль действия силового фактора.
Объемные деформации от усадки и изменения температуры, по абсолютной величине не велики и, как правило, учитываются только при больших размерах каменных конструкций - массивные подпорные стены и опоры, столбы, протяженные здания, в которых они могут существенно изменить напряженное состояние и привести к образованию трещин и разрушению.
При проектировании каменных конструкций доминирующее влияние имеют силовые деформации, развитие которых зависит от характера нагружения. Следует различать деформации при однократном кратковременном нагружении, при длительном действии нагрузки и при многократно повторной нагрузке.
Общие положения расчета каменной кладки по методу предельных состояний
Расчет каменных и армокаменных конструкций ведется по методу предельных состояний.
Предельным считается состояние, при котором конструкция перестаёт удовлетворять предъявляемым к ней требованиям: то есть теряет способность сопротивляться внешним воздействиям; получает недопустимые
перемещения или сверхнормативное раскрытие трещин.
Каменные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по
двум группам предельных состояний:
- первая группа предельных состояний -по несущей способности;
- вторая группа предельных состояний - по пригодности к нормальной
эксплуатации.