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

Анализ напряженного состояния кладки при производства экспериментов позволил сделать ряд обобщающих выводов, приводимых ниже.

1. На прочность кладки влияет прочность камня и проч­ ность раствора, но прочность кирпича на сжатие в сжатой кладке используется очень слабо. 2. В сжатой кладке отдель­ ные кирпичи работают на изгиб и срез, вследствие чего соот­ ветствующие сопротивления кирпича изгибу и срезу имеют большое значение. Изгиб и срез кирпичей вызывается нерав­ номерностью раствора в шве, причем это обстоятельство боль­ ше сказывается при слабых растворах. 3. На прочность клад­ ки влияют форма поверхности кирпича и толщина шва: чем ровнее кирпич, тем тоньше шов и тем прочнее кладка. 4. Раз­ мер сечения кладки (толщина стены) значительно влияет на ее прочность. Меньшие толщины сечений обладают боль­ шой сопротивляемостью сжатию, т. е. относительно более прочны. Отчасти это объясняется уменьшением количества швов (например, кирпичная стенка толщиной в 1/2 кирпича на 10-^25% больше нормальной прочности кладки). 5. Раз­

дополнительных растягивающих напряжений. Это обстоя­ тельство объясняется различными модулями поперечного уд­ линения. Поперечное расширение кирпича в 10 раз меньше такового для цементного раствора, поэтому при сжатии клад­ ки в кирпиче появляются растягивающие усилия благодаря большему поперечному удлинению раствора швов, который ввиду сцепления кирпича с раствором тянет его за собой.

нарастает быстрее, чем увеличивается прочность самого рас­ твора 7. Не влияют на прочность сжатой кладки системы пе­ ревязки и сцепление раствора с камнем.

На основе и при учете всех рассмотренных здесь факторов проф. Онищиком была дана общая формула прочности ка­ менных кладок.

V 6+ щ )

18

В этой формуле обозначены?

R — прочность кладки на сжатие; Ri — марка камня; R2—- марка раствора; А, а, Ь—эмпирические коэффициенты раз­ личной величины для каждого вида кладки.

R

Рис. 11-5

Из графика следует: 1) при самых прочных растворах возможно использовать только некоторую часть прочности материала самого камня, так как Л<1; 2) кладка обладает начальной прочностью при нулевой прочности раствора.

Коэффициент А влияет на прочность кладки, а коэффи­ циенты а и Ъ определяют закон нарастания прочности кладки с возрастанием прочности раствора.

На основе формулы проф. Онищика возможно сравнивать между собой прочности различных кладок, возведенных из камней одинаковой прочности, например, при = 100 кг/см Такое сравнение удобнее всего произвести графически, что дает наглядность и позволил сделать на основе анализа этого графика некоторые обобщающие выводы (рис. II.6).

Рис. П-6

Ил рассмотрения графика следует: 1. Прочность камня в бутовой клад­ ке используется незначительно, так как соответствующая кривая проходит ниже всех других, что объясняется неровностью постели рваного камня. 2. Кладки из камней правильной формы тем прочнее, чем выше ряды кам­ ня или чем больше чх сопротивляемость изгибу. 3. Наибольшее влияние раствора сказывается на бутовую кладку, так как ее прочность возра­

стает в 3,8 раза ^-^1- = 3,8^ ; на кирпичную кладку влияние раствора ска­

кладки влияние прочности раствора вовсе не сказывается, так как проч­

кладка не подчиняется формуле профессора Онищика и в очень большой степени зависит от прочности раствора.

20

Величины прочностей — расчетных сопротивлений различ­ ных кладок в зависимости от марок камня и раствора даются нормами СНиП П-В. 2-71, табл. 2—9, а расчетные сопротив­ ления арматуры в табл. 13.

Л Е К Ц И Я 3

Прочность каменных кладок на растяжение, срез и изгиб. Модуль упругости, продольный изгиб

Прочность каменных кладок на растяжение, срез и изгиб зависит главным образом от сцепления между раствором и камнем, поэтому познакомимся сначала с этим явлением.

Сцепление между камнем и раствором находится в зави­ симости от направления действия силы. Различают два вида сцепления: нормальное 5 и касательное Т (рис. Ш.1). Вели­ чина сцепления зависит главным образом от марки раствора.

Рис. ИМ

Кроме того, на величину сцепления влияют такие факторы, как поверхность камня, степень его увлажнения при ведении кладки, а также чистота поверхности камня. Сцепление воз­ растает при шероховатой поверхности камня, его увлажнении и отсутствии загрязнения поверхности камня. Средняя вели­ чина нормального сцепления кладки выражается примерно в 20—40% от напряжения растяжения «восьмерок» раство­ ра при его испытании на разрыв.

Эксперименты показали, что касательное сцепление в два

21

Сцепление нарастает с течением времени и достигает 100% прочности через 28 дней.

В вертикальных швах вследствие усадки раствора при его твердении сцепление значительно ослабляется или совсем на­ рушается с одной из прилегающих боковых поверхностей камня. Ввиду этого обстоятельства в расчетах учитывается сцепление только в горизонтальных швах кладки.

Рис. Ш-2

В соответствии с нормальным и касательным сцеплением различаются два направления действия усилий: по перевя­ занному и по неперевязанному швам.

Растяжение кладки по неперевязанному шву (рис. III.2) встречается довольно редко в чистом виде, например, отслое­ ние кладки в перемычках (рис. III.3), а главным образом при работе кладки на внецентренное сжатие при больших эксцентриситетах, когда происходит растяжение кладки с од­ ной стороны сечения (рис. 111.4).

Растяжение кладки по перевязанному шву (рис. III.5) может иметь место в специальных конструкциях: резервуа­ рах, силосах,- колодцах и т. п., работающих на растяжение.

В этом случае разрыву сопротивляются только участки горизонтальных швов (вертикальные участки швов не учи-

22

тываются), в которых действует касательное сцепление, а также отдельные камни. Поэтому при перевязанном шве воз­ можен разрыв по штрабе, что происходит при слабых раство­ рах и прочных камнях, или по камням и частично по штрабе, что имеет место при прочных растворах и камнях малой прочности.

п V

I □ I

Рис. III-5

Для каждого из этих случаев нормы дают соответствую­ щие величины прочности — расчетных сопротивлений кладки СНиП П-В. 2-71, табл. 10—12.

Срез, кладки так же, как растяжение, может быть по пе­ ревязанному и неперевязанному швам. При действии усилий вдоль горизонтальных швов имеет место срез по неперевя­ занному шву (рис. III.6), а при направлении усилий пер­ пендикулярно горизонтальным швам будет срез по перевя­ занным швам (рис. III.7).

Случаи среза встречаются достаточно часто и могут быть приведены как примеры: срез по неперевязанному и перевя­ занным швам в пятовых сечениях арок, срез по перевязан­

23

ному шву в консольных выступах и срез по неперевязанному шву в подпорных стенках (рис. III.8).

При срезе по неперевязанному шву сопротивление оказы­ вает касательное сцепление раствора с камнем, а при нали­ чии в кладке нормальных сил, сжимающих кладку, сопротив­ ление срезу увеличивается благодаря возникновению доба­ вочного сопротивления от трения.

Рис. Ш-8

При срезе по перевязанному шву учитывается только соп­ ротивление срезу камня без вертикальных швов.

В бутовой кладке, ввиду неровности вертикальных швов, сопротивление срезу учитывается по камню и шву.

Нормами даются величины расчетных сопротивлений кла­ док срезу, СНиП П-В. 2-71, табл. 10—11.

Изгиб в каменной кладке вызывает растяжение, которое и лимитирует прочность кладки по растянутой зоне. Экспе­ рименты показали, что несущая способность изогнутых эле­ ментов из каменной кладки в 1,5 раза больше вычисленной

24