9.2. Міцнісні й деформативні характеристики кам'яної кладки

Камінь й розчин у навантаженій кам'яній кладці находиться у складному напруженому стані. Камінь одночасно піддається місцевому стиску, зрізу, вигину й розтягу. Основними причинами такого стану є нерівномірний розподіл стискаючих напружень, відсутність контакту каменя з розчином й різниця в їх деформаційних властивостях. З цієї причини в поперечному напрямку стиснутої кладки розчин зазнає стискаючі, а камінь - розтягуючи напруження.

Розрізняють чотири стадії роботи кам'яної кладки під короткочасним стискаючим навантаженням. Перша стадія відповідає такому напружено-деформуючому її стану, при якому тріщини у камені відсутні, так як при стискуючих напруженнях s > scrc. При застосуванні розчину невеликої щільності напруження, при якому утворюються перші тріщини у кладці, становлять scrc = (0,3...0,5)fms, де fms - тимчасовий опір кам'яної кладки при стиску. Для кладки на змішаних розчинах scrc = (0,5...0,7)fms, для старої кладки на щільному цементному розчині напруження

Scrc = (0,7...0,8).

Друга стадія роботи кладки під навантаженням характеризується напруженнями s = scrc.

Третя стадія є проміжною між стадіями утворення першої тріщини й руйнування кладки. Збільшення навантаження у даній стадії призводить до розвитку старих та виникненню нових тріщин у камені, а також їх об'єднання між собою і з вертикальними швами. Це призводить до розподілу кладки на окремі гнучкі стовпчики

(рис. 9.2,а).

Четверта стадія відповідає руйнуванню кладки після того, як ріст тріщин починає прогресувати при постійному навантаженню (рис. 9.2,б). Руйнування кладки відбувається внаслідок втрати стійкості тонких позацентрово-стиснутих стовпчиків.

Міцність на стиск цегляної кладки оцінюється тимчасовим опором зразка порівняно невеликої величини. Наприклад, поперечний переріз зразків цегляної кладки 38 - 38 та 38 х 51 см. Згідно з

емпіричною формулою, запропонованою Л.І. Оніщиком, тимчасовий опір кам' яної кладки на стиск


f = f1 w [1 - Д/Д + 0,5• f /f2]•] .        (9.1)

Тут f1 і f2 - тимчасовий опір на стиск відповідно каменю й розчину; о = 0,4...0,6- коефіцієнт, характеризуючи максимально можливу міцність кладки; Д та Д2 - коефіцієнти, залежні від виду кладки (для цегляної кладки - Д = 0,2 і Д2 = 0,3); Т] = 0,75... 1 -поправочний коефіцієнт для кладок на розчинах низької міцності.

З виразу (9.1) видно, що зі збільшенням міцності розчину f2

інтенсивність зросту тимчасового опору fu швидко затухає. Тому

нераціонально застосовувати розчини високої міцності, особливо для звичайної стінової кам' яної кладки.

Руйнування розтягнутої кладки може відбутися по неперев'язаному (рис. 9.3,а) та перев'язаному (рис. 9,3,б) перерізі. При неперев' язаному перерізі кладки руйнування в більшості випадків проходить по площині контакту каменю й розчину у горизонтальних швах. При розтягу за перев' язаному перерізу кладка руйнується або по розчину, або по каменю й розчину. Якщо межа міцності розчину при стиску виявиться меншою зчепленню між каменем і розчином, то кладка руйнується по розчину.

Центральний розтяг кладки по перев' язаному перерізу зустрічається у круглих резервуарах, силосах та інших спорудах, а

розтяг по неперев'язаному перерізі - у позацентрово-стиснутих стінах й стовпцях.

У деяких конструкціях кам'яна кладка піддається зрізу. Зріз може відбутися як по неперев'язаному, так і по перев'язаному перерізам.

fms,li fms,t2 Рис. 9.3 - Схема руйнування кладки розтягу по неперев'язаному (а) і перев'язаному (б) перерізі, а також зрізу (в)

Розрахунковий переріз кладки fms визначається діленням середньої (очікуваної) межі міцності кладки fu на коефіцієнт безпеки g = 2...2,5, враховуючи як статичні, так й інші фактори, які можуть викликати несприятливі відхилення:

У ряді випадків розрахунковий опір помножується на додаткові коефіцієнти з норм, враховуючих: висоту ряду кладки, тип каменю (цегли), розміри стовпів (простінків).

Кам'яна кладка є матеріалом пружно-пластичним. Під навантаженням вона отримує пружні єе1 й пластичні деформації ept.

Залежність між напруженням s й сумарної відносно деформацій e — криволінійна (рис. 9.4). Модуль деформації E, характеризуючи її деформаційні властивості, є величиною змінною та рівною тангенсу кута j нахилу дотичної до кривої деформації s — e у точці, відповідній напруженням s . Його можна визначити за формулою:

де Е0 - початковий момент деформації кладки (модуль пружності) при напруженнях, близьких до нуля.

Дослідами встановлено, що початковий модуль деформацій пропорціональний межі міцності кладки

Ео =a-/и, (9.4) де a- пружна характеристика кладки, залежна від виду кладки й марки розчину.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я