5. Прочность кладки при растяжении

Прочность каменных кладок при работе их на растяжение, срез и изгиб зависит главным образом от величины сцепления между раствором и камнем.

Различают два вида сцепления: нормальное - S (рис. 12.9,а) и каса­тельное - Т (рис. 12.9,б). Эксперименты показали, что касательное сцепление в два раза больше нормального, то есть T=2·S.

Величина сцепления возрастает:

• с увеличением марки раствора;

• при более шероховатой поверхности камня;

• при более чистой поверхности камня;

• при увлажнении камня.

Сцепление нарастает во времени и достигает 100% через 28 суток.

В вертикальных швах кладки, вследствие усадки раствора при твердении, сцепление его с камнем значительно ослабляется или совсем нарушается с одной из прилегающих боковых поверхностей камня.

Поэтому в расчетах сцепление в вертикальных швах не учитыва­ется, а учитывается сцепление только в горизонтальных швах кладки.

В соответствии с касательным и нормальным сцеплением различа­ют два вида растяжения кладки: растяжение по неперевязанному и по пере­вязанному шву.

Рис.12.9.

Растяжение кладки по неперевязанному шву (рис. 12.10, а) в чистом виде практически не встречается, а главным образом имеет место при работе кладки на внецентренное сжатие при больших эксцентриситетах, когда происходит растяжение кладки с одной стороны, как показано на рис. 12.10,в.

При неперевязанном сечении кладка разрушается в большинстве случаев по плоскости соприкосновения камня и раствора в горизонтальных швах (возможно разрушение по раствору, в пределах камня, по плоскости, проходящей через два или три перечисленных сечения - рис. 12.10,а).

Растяжение кладки по перевязанному шву (рис. 12.10,б) встречается в конструкциях резервуаров, силосов и т.п., работающих на растяжение. В этом случае разрыву сопротивляются только участки горизонтальных швов (вертикальные швы не учитываются), в которых действует касательное сцепление. Разрушение кладки может происходить либо по раствору, либо по камням и частично по раствору при прочных растворах и малой прочно­сти камня (если предел прочности раствора при растяжении окажется меньше сцепления между камнем и раствором, то кладка разрушается по раствору).

Рис. 12.10. Работа кладки из камней правильной формы на растяжение:

а - по непере­вязанным сечениям (случаи 1-4); б - по перевязанным сечениям; в - по неперевязанным сече­ниям при внецентренном сжатии

6. Прочность кладки при срезе

Срез кладки так же, как и растяжение, может быть по перевязанно­му и неперевязанному шву.

При действии усилий вдоль горизонтальных швов (рис. 12.11,а) имеет место срез по неперевязанному шву, который встречается в подпор­ных стенах (рис. 12.11,в) или в пятовых сечениях арок (рис. 12.11,г). В этом случае сопротивление оказывает касательное сцепление раствора с камнем, а при сжимающих нормальных напряжениях в кладке сопротивление срезу увеличивается благодаря возникновению сопротивления от трения.

Предел прочности кладки при срезе по неперевязанным сечениям определяется по закону Кулона (рис. 12.11,а), согласно которому

R^H_ср = R^1,H_сц + ƒ · σ^H₀ , (12.3)

где R^1,H_сц – касательное сцепление (R^1,H_сц = 2 · R^H_сц, R^H_сц – нормальное сцепление);

ƒ – коэффициент трения в швах кладки, равный: 0,7 – для кладки из сплошного кирпича и камней правильной формы; 0,3 – для кладки из пустотелого кирпича и камней с вертикальными пустотами;

σ^H₀ – среднее нормальное напряжение сжатия при наименьшей продольной силе.

При действии усилий перпендикулярно горизонтальным швам (рис. 12.11,б) имеет место срез по перевязанному шву, который встречается в консольных выступах (рис. 12.11,д). В этом случае учитывается сопротивле­ние только камня срезу без учета вертикальных швов.