Прочностные и деформативные характеристики каменной кладки

Прочность и деформативность кладки зависит от многих факторов:

-от прочности и деформативности камня и раствора

-размера и формы камня

-подвижности раствора и степени заполнения им вертикальных швов

-качества кладки

-квалификации каменщика и т.д.

Прочность каменных материалов определяют по результатам испытаний образцов-эталонов на сжатие. Кирпич дополнительно испытывается и на изгиб. Предел прочности камня на сжатие в 10-15 раз выше предела прочности на растяжение. По пределу прочности на сжатие устанавливают марку кирпича.

Каменные материалы являются хрупкими, строительные растворы в затвердевшем состоянии упругопластичными. Каменная кладка, несущая способность которой обеспечивается совместной работой этих материалов, являются нелинейно деформируемым материалом. При восприятии кладкой сжимающих усилий поперечные деформации строительных растворов в горизонтальных швах значительно превышают поперечные деформации каменных материалов, поэтому кладка разрушается от растягивающих усилий в камне, возникающих под влиянием поперечных деформаций раствора. Увеличение толщины шва ведет к уменьшению прочности кладки. Разрушение кладки начинается с раскрытия вертикальных швов и появления мелких вертикальных трещин в отдельных камнях. При дальнейшем нагружении вертикальные трещины соединяются по высоте и расчленяют кладку на отдельные столбы, затем при дальнейшем увеличении нагрузки происходит потеря устойчивости кладки.

Прочностные и деформативные характеристики кладки получают путем испытания призматических образцов с размерами основания 38*38; 51*51 см. высотой 110-120 см.

Прочностные характеристики кладки: -временное сопротивление сжатию R_и

-расчетное сопротивление осевому сжатию R

-расчетное сопротивление осевому растяжению R_bl

-расчетному сопротивлению растяжения при изгибе R_tb

-расчетное сопротивление срезу R_sq

Деформативные характеристики кладки: -модуль упругости кладки ( начальный модуль деформации) Е_о

-упругая характеристика кладки α

-модуль деформации кладки Е

-коэффициент ползучести кладки γ_cr

-коэффициент линейного расширения α_t

-коэффициент трения μ

Величина R_и определяется по данным испытаний.

Величина R = R_и /k, где k-коэффициент, зависящий от вида камня; для камня и кирпича всех видов, бута, бутобетона k=2; для крупных и мелких блоков из ячеистых бетонов k=2.25 (данные R даны в СНиП 11-22-81).

При назначении расчетных сопротивлений кладки сжатию учитывают коэффициент условий работы: γ_c-для летней кладки; γ_cl –для зимней кладки, выполненной способом замороживания

(СНиП 11-22-81 т.33)

Величина R_bl ; R_sq; R_tb зависят от вида сечения, по которому происходит разрушение кладки. При этом возможны два случая разрушения: -по неперевязанному сечению, которыми являются горизонтальные швы кладки

-по перевязанному сечению, которыми являются вертикальные швы кладки, в этих случаях сечение имеет ступенчатую форму

Значения R_tb R_sq R_bl приведены в СНиП 11-22-81 т. 10

Значение Е_о при кратковременном нагружении принимается равным Е_о = α tgφ_о , также пропорционален временному сопротивлению осевого сжатия Е_о = α R_и

Значение упругой характеристики α, зависящей от типа кладки, для основных видов кладки находится в СНиП 11-22-81

При расчете кладки на действие постоянных и длительных нагрузок с учетом ползучести, модуль упругости уменьшается на коэффициент ползучести γ_cr, принимаемые: 1,2- для кладки из керамического кирпича; 1,8- для керам. камней с вертикальными щелевыми пустотами; 2,8-для кладки из крупных блоков; 3-для кладки из силикатного кирпича и блоков из бетона с пористыми заполнителями.

Значение Е=tgφ- тангенс угла наклона касательной к кривой в точке с заданным уровнем напряжений. Модуль деформации применяют в расчетах по 1 и 11 группам предельных состояний каменных конструкций. Работающих в сооружениях совместно с элементами конструкций из других материалов, при этом Е=0,5Е_о

При определение деформаций кладки в статически неопределимых рамных системах

Е=0,8Е_о

Модули упругости и деформации кладки из природных камней принимают по результатам экспериментальных исследований.

Относительная деформация с учетом ползучести: ε=νσ/ Е_о , где ν-коэфф., учитывающий влияние ползучести кладки; σ-напряжение в кладке при длительном загружении.