Факторы, влияющие на прочность кладки

Влияет на прочность и неодинаковая толщина раствора в швах между рядами, которая создается вследствие искривления поверхности камней. Прочность каменной кладки изменяется в зависимости от тол­щины растворных швов. Повышение толщины шва улучшает заполне­ние раствором неровностей камня, что положительно сказывается на прочности кладки. Однако повышение толщины шва приводит к увели­чению растягивающих усилий, действующих в кладке в поперечном на­правлении. Это происходит потому, что при сжатии поперечные дефор­мации раствора значительно больше поперечных деформаций камня. Поэтому кладка при сжатии разрушается от растягивающих усилий в камне, возникших под влиянием поперечных деформаций раствора. Все это в конечном счете приводит к понижению прочности. кладки. С учетом этого толщину вертикальных швов кирпичной кладки прини­мают 10 мм, горизонтальных — 12 мм.

Повышение подвижности раствора увеличением водоцементного отношения не снижает прочности и плотности раствора кирпичной клад­ки, так как при укладке кирпич быстро отсасывает из раствора воду в количестве, превышающем водоудерживающие возможности раство­ра. Следует отметить, что увеличение подвижности раствора, которое достигается введением органических пластификаторов, приводит к сни­жению плотности и повышению деформативности раствора. Поэтому чтобы предотвратить возникновение в кирпиче больших горизонтальных усилий, не допускается введение пластификаторов в количестве, снижа­ющем плотность раствора больше чем на 6%, так как это приводит к значительному снижению прочности кладки.

На прочность кладки оказывают влияние размеры и форма эле­ментов кладки, способ перевязки, сцепление раствора с камнем ит. п.

Уменьшение размеров поперечного сечения приводит к некоторому увеличению предела прочности кладки. Круглые и квадратные формы поперечного сечения элементов более прочны, чем тавровые и другие сложные формы,

Наибольшее влияние на прочность кладки имеют:

а) прочность камня; увеличение предела прочности камня при сжатии в 2 раза повышает прочность кладки в 1,6-1,8 раза; прочность кирпичной кладки, кроме того, зависит в очень большой степени от сопротивления кирпича изгибу и срезу;

б) размеры камня; чем больше высота камня, тем больше момент сопротивления его сечения и, следовательно, тем меньше влияние сопротивления камня изгибу и срезу; с увеличением высоты камня прочность кладки, при прочих равных условиях, существенно повышается (рис. 1);

в) форма камня; в кладке из камней неправильной формы при сжатии очень велики местные концентрации напряжений и, кроме того, уменьшается сопротивление кладки сдвигу по плохо перевязанным сечениям; поэтому, например, кладка из рваного бутового камня высокой прочности даже на прочном растворе имеет предел прочности, равный лишь 2-6% прочности камня;

г) наличие пустот в камне; кладка из пустотелых камней, как правило, слабее кладки из сплошных камней при одинаковой прочности камня вследствие неравномерного распределения напряжений в кладке; степень этого уменьшения прочности зависит от формы и расположения пустот в кладке и для кладки из оптимальных типов пустотелых камней может быть минимальной;

д) прочность раствора значительна и тем больше, чем меньше высота камня; увеличение прочности раствора с 4 до 100 кГ/см2 повышает прочность обычной кирпичной кладки в 1,8-2 раза; имеет существенное значение также плотность раствора; применение пористых, сильносжимаемых растворов (например, на легких заполнителях) понижает прочность кладки на 10-30%;

е) качество кладки; неровная поверхность и неодинаковая плотность раствора в горизонтальных швах, плохое заполнение швов и т. п. значительно уменьшают прочность кладки; если принять за 100% установленный нормами средний предел прочности ручной кирпичной кладки при обычном ее качестве, то при более низком качестве прочность кладки составляет всего лишь 80-85%, а при очень высоком – 150-160%; вибрирование кирпичной кладки значительно улучшает заполнение швов, что является одной из причин большого повышения прочности виброкирпичной кладки по сравнению с обычной; применение жестких, трудноукладываемых растворов ухудшает качество швов и понижает прочность кладки на 10-15%;

ж) перевязка кладки; имеет весьма существенное значение при внецентренном приложении нагрузок, при действии горизонтальных нагрузок (например, сейсмических), при зимних кладках, выложенных методом замораживания и пр.;

з) сцепление раствора с камнем; имеет решающее значение в случаях, когда кладка работает на растяжение или на изгиб.

1.6. Деформативность каменной кладки

Как и в бетоне деформации кирпичной кладки под нагрузкой складываются из упругой и неупругой , проявляемые при длительном действии нагрузки. Основным их источником являются деформации ползучести, развивающиеся в растворных швах.

При (1)

где R_u – временное сопротивление кладки сжатию, кладка работает упруго.

Для неармированной кладки деформации выражаются начальным модулем упругости

, (2)

где - упругая характеристика кладки

,

где K – коэффициент зависящий от вида кладки

Для армированной кладки

(3)

При более высоких напряжениях модуль деформаций становится переменной величиной, равной в каждой точке кривой секущего модуля деформации

(4)

При расчете конструкций по прочности в соответствии с нормами

(5)

При определении деформации кладки от продольных или поперечных сил, периода колебания каменной кладки, жесткости, модуль деформации принимается равным

(6)