9.2. Прочность кладки при различных силовых воздействиях Прочность кладки при центральном сжатии и факторы, влияющие на нее

Так как разрушение сжатой кладки происходит вследствие потери устойчивости образовавшихся после ее растрескивания гибких столбиков, то прочность кладки даже при очень прочном растворе всегда меньше прочности кирпича (камня) на сжатие. Теоретическая максимальная проч­ность кладки на растворе с пределом прочности R₂=°° называется конструк­тивной прочностью кладки R^k. Конструктивная прочность кладки равна пределу прочности камня на сжатие R, умноженному на конструктивный коэффициент А<1; R^k=AR_1. Фактическая прочность кладки значительно меньше конструктивной. Кроме марки кирпича , на величину прочности кладки оказывает влияние марка раствора R₂ и вид кладки.

Предел прочности при кратковременном загружении всех видов кладок, соответствующих уровню массового строительства, и на достаточно подвижных и удобоукладываемых растворах может быть получен по эмпирической фор­муле, предложенной проф. Л. И. Онищиком

(9.1)

где и R₂- соответственно пределы прочности камня и раствора (характеризуются марками камня и раствора);

А- конструктивный коэффициент, зависящий от прочности камня и его вида (А<1);

а и b- эмпирические коэффициенты, зависящие от вида кладки; - поправочный коэффициент для кладок на растворах низких марок.

В случае применения, к примеру, жестких растворов, растворов на шлаковом песке, предел прочности кладки снижается до 15%. Прочность же вибрированной кирпичной кладки, в которой обеспечено плотное и равномерное заполнение швов раствором в 1,5-2 раза выше обычной кладки.

Из формулы (9.1) видно, что рост прочности кладки с увеличением марки раствора затухает.

При =const зависимость (2.1) показана на рис. 2.3. Если =0, то R₀ = А (l — , где - прочность кладки на свежеуложенном растворе. Если R₂=°°, то R=AR₁ где А<1, т.е. меньше R_1. Из графика рис. 2.3 можно сделать следующие выводы:

- даже при самых прочных растворах используется только некоторая часть (10...30%) прочности камня, так как А<1.

- кладка обладает начальной прочностью при нулевой прочности раствора.

На основании формулы (9.1) можно сравнить между собой прочно­сти различных кладок. На рис. 9.4 показаны графики зависимости прочно­сти разных кладок при прочности камня R₁=l 00 кг/см² (марка камня 100).

Рис. 9.3. Зависимость прочности кладки на сжатие от прочности раствора при постоянной величине временного сопротивления камня

Рис. 9.4. Прочность кладок на сжатие из различных каменных материалов марки М100

Анализ графиков на рис. 9.4 позволяет сделать ряд выводов:

- прочность камня используется меньше всего в бутовой кладке, что объясняется неровностью постели рваного бута.

-прочность кладки из камней правильной формы возрастает с уве­личением высоты ряда камня, что объясняется большой сопротивляемо­стью камня изгибу (так как момент сопротивления возрастает пропорцио­нально квадрату высоты).

-прочность раствора оказывает самое большое влияние на проч­ность бутовой кладки (21/5,5=3,8), меньше влияния оказывает на прочность кирпичной кладки (35/15=2,3), еще меньше при кладке из блоков (41/24=1,7) и практически не влияет на прочность кладки из крупных бло­ков (60/60=1).

-бутобетонная кладка не подчиняется формуле проф. Онищика Л.И. и в очень большой степени прочность этой кладки зависит от марки раствора.

Исходной характеристикой при определении расчетных сопротив­лений кладки является ее средний, наиболее вероятный (ожидаемый) пре­дел прочности R при заданных физико - механических характеристиках камня и раствора и при качестве кладки, достигаемом в практике массового строительства. Ожидаемые пределы прочности кладки установлены соглас­но средним значениям, полученным при статистической обработке резуль­татов испытаний большого количества образцов.

Расчетное сопротивление R определяется делением среднего (ожи­даемого) предела прочности кладки R_u на коэффициент безопасности к=2 или 2.25, учитывающий как статические, так и другие факторы, кото­рые могут вызвать неблагоприятные отклонения пределов прочности клад­ки от ее наиболее вероятных значений, т.е.

(9.2)

Разрушение кирпича в кладке от сжатия происходит только в по­следней стадии после расслоения кладки на столбики вследствие перегруз­ки отдельных столбиков и кирпичей.

Анализ результатов многочисленных экспериментов позволил установить ряд фак­торов, влияющих на прочность кладки при сжатии:

- прочность кладки зависит от марки камня и марки раствора, но прочность камня на сжатие используется не в полной мере. С ростом проч­ности кирпича и раствора прочность кладки возрастает, но до определенно­го предела.

- при сжатии отдельные кирпичи в кладке работают на изгиб и срез, который происходит вследствие неравномерной плотности раствора в шве; причем это в большей степени проявля­ется при слабых растворах, что подтверждается просвечиванием рентгенов­скими лучами растворного шва кладки.

-на прочность кладки влияют форма поверхности кирпича и тол­щина шва: чем ровнее кирпич и тоньше шов, тем прочнее кладка.

-на прочность кладки влияют размер сечения кладки (толщина стены): при уменьшении размеров сечения кладки ее прочность возрастает. Это отчасти объясняется уменьшением количества швов.

-на прочность кладки влияет различие деформативных свойств кирпича и раствора. Поперечное расширение кирпича при сжатии в 10 раз меньше поперечного расширения раствора, поэтому при сжатии кладки в кирпиче возникают растягивающие усилия вследствие большего удлинения раствора шва, который и растягивает кирпич благодаря сцеплению кирпича с раствором.

-прочность кладки возрастает с течением времени вследствие воз­растания прочности раствора.

На прочность кладки при сжатии практически не влияет система перевязки и сцепление раствора с кирпичом.