Файл: Онуфриев, Н. М. Курс лекций по каменным конструкциям для факультета повышения квалификации (ФПК).pdf

Для пластической консистенции раствора требуется по­ гружение конуса на глубину: для кирпичной кладки 7—Юсд; для бутовой кладки 4—7 см; для бутовой вибрируемой клад­ ки 1—3 см. Большие из указанных величин устанавливаются в жаркую погоду при сухом и пористом камне.

Пластичные растворы получаются при добавочных коли­ чествах вяжущих по отношению к инертным составляющим пли добавлением специальных пластификаторов. В настоя­ щее время применяются пластификаторы: ЦНИИПС-1, БС и мылонафт. ЦНИИПС-1 в виде пасты, БС в порошке, а мылонафт в готовом виде. Расход этих пластификаторов на 1 мг раствора незначительный, 2ч-4 л водного раствора пла­ стификаторов. Добавка пластификаторов несколько снижает прочность растворов, поэтому для высокопрочных растворов в виде пластификаторов применяется известь или глина.

Прочность растворов характеризуется соответствующими марками. Марка раствора'—это предел прочности кубика размером в сторонах 7 см из раствора пластичной консистен­ ции (без трамбования) с пористым основанием (сухой кир­ пич) через 28 дней, для гипсовых растворов через 7 дней. Кубиковая прочность не может отождествляться с прочностью раствора в швах кладки и служит условной характеристикой (эталоном) прочности раствора. Нормами установлены марки растворов, являющиеся средними показателями прочности трех испытанных контрольных кубиков. Растворы высокой прочности: 100, 75, 50. Растворы средней прочности: 25, 10. Растворы низкой прочности: 4, 2, 0. Марка 0 установлена для определения предела прочности кладки на свежем растворе и на свежеоттаявшем растворе при ведении кладки методом замораживания.

Нарастание прочности растворов с течением времени за­ тухает и иллюстрируется графиком (рис. 1.4). Время тверде­ ния растворов зависит от температуры и с понижением ее удлиняется, а с повышением уменьшается.

Для армирования каменной кладки применяется сталь горячекатаная круглая, полосовая и фасонная марок Ст 0 и Ст 3, Ст 5, классов AI, АП, а также стальная холоднотя­ нутая проволока BI.

Минимальные марки растворов для армированных кладок и при устройстве защитного слоя в кладке с продольным ар­ мированием принимаются: а) для конструкций зданий с по­ мещениями с нормальной влажностью воздуха — марка 25;

11

б) для конструкций зданий с влажными и мокрыми помеще­ ниями, а также для цоколей, подземных и открытых наруж­ ных конструкций — марка 50.

Рис. 1-4

СНиП 1-В. 11-62 дает указание в отношении применяемых растворов для каменных кладок в зависимости от требуемой степени долговечности сооружений.

Л Е К Ц И Я 2

Общие сведения о каменных кладках; прочность каменных кладок при сжатии

При возведении каменных конструкций применяются сле­ дующие виды кладок: сплошные кладки из естественных камней неправильной формы, бутовые кладки; сплошные кладки из естественных и искусственных камней правильной формы; облицовочные кладки; облегченные кладки.

Все эти виды кладок известны из пройденных курсов строительных работ и архитектуры, поэтому мы будем воз­ вращаться к ним при необходимости.

В большинстве случаев основным требованием, предъяв­ ляемым к кладкам, является надежность их работы на сжа­ тие, однако, в некоторых случаях требуется также хорошая их сопротивляемость растяжению или срезу.

Установление для кладок определенных марок по пределу прочности на сжатие не достигло бы цели и носило бы

12

весьма условный характер, поскольку такая маркировка по сжатию не смогла бы характеризовать прочие технические показатели кладок (сопротивляемость* растяжению, срезу, изгибу), так как работа кладок на растяжение, срез и изгиб не является функцией прочности кладки на сжатие, и кладки одинаковой сопротивляемости сжатию различны по другим своим показателям, зависящим главным образом от различ­ ных конструктивных факторов.

Ввиду приведенных соображений нормы кладок не мар­ кируют. Однако, чтобы отобразить значимость различных кладок по их капитальности и конструктивным особенностям, нормы устанавливают подразделение кладок на четыре груп­ пы по их видам с определенными нормативными требования­ ми в части марок камня и раствора.

В нормах приведена соответствующая таблица групп кла­ док, СНиП П-В. 2-71, табл. 22, где устанавливаются кон­ кретные требования для каждого вида кладки, для их отне­ сения к нескольким из этих групп в зависимости от марок раствора и камня.

При проектировании каменных конструкций приходится считаться с установленной группировкой кладок, так как в зависимости от них нормируется жесткость и гибкость кон­ струкций.

Для завершения общих сведений о каменных кладках в разрезе их применимости в каменных конструкциях необ­ ходимо несколько остановиться на вопросе о перевязке кла­ док из камней правильной формы и особенностей двух основ­ ных систем такой перевязки.

Обеспечение нормальной прочности кладки из камней правильной формы достигается соблюдением определенных требований к перевязке кладки. Для кладки с высотой рядов от 5 до 14 см требуется, чтобы 1 тычковый ряд приходился на 6 рядов кладки. Для кладки из камней правильной формы при высоте рядов от 18 до 30 см необходимо, чтобы 1 тычко­ вый ряд приходился на 3 ряда кладки. Тычки могут распола­ гаться как в отдельных тычковых рядах, так и в чередовании с ложковыми камнями. В случае, если количество тычков в кладке меньше требуемого, то при уменьшении их коли­ чества в 1,5 раза снижается предел прочности на 10%, а при уменьшении их количества в 2 раза снижение предела проч­ ности производится на 25%. В облицовочных кладках нали­ чие тычковых камней особенно важно, так как ими осуществ­

ляется основная связь двух различных по материалу рядов

13

камйей, поэтому если эти камни разнятся по прочности более чем в 2 раза, количество тычков увеличивается в 1,5 раза.

Несколько остановимся на двух основных системах пере­ вязки кирпичных кладок. Наиболее распространены цепная и многорядная системы перевязки, поэтому и сравним их тех­ нико-экономические показатели.

В цепной перевязке чередуются тычковые и ложковые ря­ ды, а при многорядной перевязке это чередование происхо­ дит через пять ложковых рядов.

Так как ложковые ряды придают кладке прочность в про­ дольном направлении, а тычки в поперечном направлении, то многорядная перевязка создает кладку, обладающую боль­ шей сопротивляемостью в продольном направлении. Это об­ стоятельство для конструкций, имеющих значительную про­ тяженность, является весьма существенным.

Рис. 11-1

Сравнение вертикальных швов при цепной и многорядной перевязках

кладки показывает большую прочность многорядной системы перевязки в отношении образования трещин, т. к. при цепной перевязке вертикаль­ ные швы перекрываются в 1/4 кирпича, а при многорядной в 1/2 кирпича, поэтому трещины в первом случае проходят по штрабе, а во втором с из­ ломом кирпича, что представляет значительно большее сопротивление об­ разованию вертикальной трещины (рис. II. 1.).

14

Многорядная система перевязки лучше сопротивляется растягивающим' й срезающим усилиям, поскольку этим усилиям противостоит раствор го­ ризонтальных швов, перекрытых в многорядной кладке в 1/2 кирпича, а в цепной в 1/4 кирпича. Многорядная перевязка кладки, имея внутренние сквозные швы в вертикальной плоскости, может быть легко выполнена с пустым швом, что значительно уменьшает ее теплопроводность. Стена с пусгым швом при толщине в 2 кирпича эквивалентна сплошной кладке в 2,5 I ирпича при цепной перевязке.

Если обратиться к рассмотрению поперечных разрезов кладок с цепной н многорядной системами перевязки, то видно, что в перзой движение теп­ ла и холода проходит го каждому ряду кладки, а во второй только через шесть рядов. Это обстоятельство делает кладку с многорядной системой перевязки более теплоустойчивой, нежели кладки с цепной перевязкой. На­ ряду с техническими преимуществами, многорядная система перевязки имеет превосходство в производственном отношении, так как может вес­ тись быстрее цепной перевязки примерно на 15—20%, что объясняется на­ личием большого обьема забутки, которая осуществляется в 2—2,5 быст­ рее верстовых наружных рядов и требует менее квалифицированных ка­ менщиков. Кроме того, многорядная перевязка более производительна по однообразности самого процесса кладки.

Многорядная система перевязки для стен с большой проемностью и углами, а также для столбов видоизменена проф. Онищиком совмещением трех вертикальных швов (рис. II. 2), что позволяет вести кладку без 3/4 кирпича, ограничиваясь 1/2 кирпича, это дает большое удобство и эко­

номию кирпича (без неиспользованного боя в 1/4 кирпича при изготовле­ нии 3/4 кирпича).

Прочность всех систем перевязок на сжатие практически одинакова (цепная — 100%, многорядная — 98%, по системе Онищика — 97%).

15

Теперь рассмотрим факторы, влияющие на прочность кладки на сжатие.

Производившимися экспериментами установлено наличие трех стадий разрушения кладки (рис. П.З.). ПЕРВАЯ СТА­

грузки (0,6-f-0,8)-Аразр, при сложных растворах (0,54-0,7) X ХАразр, при известковых растворах (0,4ч-0,6) • Ара3р. Появле­ ние первых волосных трещин свидетельствует, что действую­ щие нагрузки значительно превзошли допустимые пределы. ВТОРАЯ СТАДИЯ характеризуется соединением отдельных трещин в единичных камнях и образованием трещин, прохо­ дящих через несколько камней. Нагрузка, при которой на­ ступает вторая стадия разрушения кладки, достигает вели­ чины (0,84-0,9)-Аразр. ТРЕТЬЯ СТАДИЯ соответствует само­ разрушению кладки и заключается в расслоении кладки на отдельные столбики шириною по 1/2 кирпича, раздавливании отдельных кирпичей в этих столбиках и потере ими устойчи­ вости.

тл 1 1

____1..

1 11

1Л 1

Рис. 11-3

Следует, однако, отметить, что третья стадия наблюдается только в лабораторных условиях при быстром нарастании нагрузок на прессе. В естественных условиях вторая стадия является началом разрушения кладки, поскольку возникшие в этой стадии сквозные трещины не стабилизируются, а не­ прерывно возрастают, прогрессируют, несмотря на стабили­ зацию нагрузки, что объясняется нарастанием пластических

16

Деформаций. Разрушающая Нагрузка в естественных усло­ виях составляет (80-f-90) % от лабораторной разрушающей, что следует иметь в виду.

Помимо выявленной стадийности при разрушении кладки, проводившимися экспериментами удалось выяснить также причины возникновения первых трещин при разрушении. Установлено, что появление первых трещин в кладке вызы­ вается напряжениями изгиба и среза вследствие имеющего место изгиба отдельных кирпичей, а также их среза, в то время как напряжения сжатия составляют только 15—25% от предела прочности кирпича на сжатие.

Деформация изгиба отдельных кирпичей при эксперимен­ тах достигала значительных величин —0,1 мм при выгибе кирпича от середины к краям и 0,4 мм при одностороннем выгибе, что при учете хрупкости кирпича является чрезмер­ ным (рис. 11.4,а). Причиной изгиба и среза кирпичей в сжа­ той кладке является неравномерность плотности раствора в шве, что подтвердилось просвечиванием рентгеновскими лу­ чами шва раствора кладки (рис. НА, б). Разрушение от сжа­ тия кирпича происходит только в последней стадии после расслоения кладки на столбики образовавшимися трещинами и происходящей вследствие этого перегрузки отдельных стол­ биков и кирпичей.