Прочность каменной кладки при растяжении
Материалы для каменной кладки
К искусственным каменным материалам относят кирпичи керамический и силикатный полнотелые и пустотелые, керамические и силикатные камни пустотелые и камни бетонные и гипсовые стеновые
Полнотелый керамический кирпич имеет размеры 250х120х65 мм и модульный (утолщенный) — 250х120х88 мм, масса кирпича 3,6…5 м. Плотность 1,6…1,8 т/м3, марки кирпича 75, 100, 150, 200, 250 и 300, водопоглощение до 8%. Кирпич изготовляют пластическим пpeccoванием с последующим обжигом. Основной недостаток — высокая теплопроводность.
Пустотелый, пористый и дырчатый кирпичи имеют при тех же размерах в плане высоту 65, 88, 103 и 138 мм (в 1,25, 1,5 и 2 раза большую высоту по сравнению с полнотелым кирпичом), меньшую плотность — 1,35…1,45 т/ м3. Марки кирпича — 75, 100 и 150. Применение этой разновидности кирпичей позволяет уменьшить массу стеновых изделий до 30%.
Силикатный кирпич применяют для стен с относительной влажностью не более 75%, марки кирпича — 75, 100 и 150. Кирпич изготовляют посредством прессования сырьевой смеси извести и кварцевого песка и последующей автоклавной обработки.
Керамические и силикатные пустотелые камни имеют размеры: (обычные — 250х120х 138 мм, укрупненные — 250х250х138 мм и модульные — 288х38х138 мм. Толщина камня соответствует двум кирпичам, уложенным на постель, с учетом толщины шва между ними. Поверхность камней бывает гладкой и рифленой.
Камни бетонные и гипсовые стеновые выпускают сплошными пустотелыми. Их изготовляют из тяжелых, облегченных и легких бетонов и гипсобетона с размерами 400х 200х200 мм, 400х200х90мм и массой до 35 кг.
2. На прочность кладки при сжатии влияют многие факторы, а именно:
а) прочность камня, б) размеры камня, в) правильность формы камня, г) наличие пустот в пустотелых камнях, д) прочность раствора, е) удобоукладываемость (подвижность) раствора при его применении, ж) упруго-пластические свойства (деформативность) затвердевшего раствора, з) качество кладки, и) перевязка кладки, к) сцепление раствора с камнем, л) степень заполнения вертикальных швов кладки.
Формула онищенко для определения прочности кладки при сжатии
ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ, СРЕЗЕ И ИЗГИБЕ
Каменная кладка в зависимости от направления действующих усилий при работе на растяжение, изгиб и срез может разрушаться по неперевязанному или перевязанному сечению. Разрушение по неперевязанному сечению происходит по горизонтальному шву кладки ( 14.6,о), а по перевязанному сечению — либо по ступенчатому сечению ( 14.6,6, сечение 1—/), либо по плоскому сечению, пересекающему камни и вертикальные швы (
При изгибе кладка испытывает, с одной стороны, сжатие и, с другой, — растяжение. Здесь, так же как при осевом растяжении, возможна работа по неперевязанным ( 14.7,6) и перевязанным сечениям ( 14.7,а), Так как прочность кладки при сжатии значительно выше (в 10—20 раз), чем при растяжении, то временное сопротивление кладки при изгибе определяется ее работой в растянутой зоне. Возникающие здесь напряжения называют также главными растягивающими напряжениями Ягл при изгибе. Из опытов установлено, что временное сопротивление кладки растяжению при изгибе RpM по неперевязанному сечению в среднем в 1,5 раза больше сопротивления кладки осевому растяжению:
| 4. Расчет центрально сжатых элементов по несущей способности |
По несущей способности производят при равномерном распределении напряжений по сечению по следующей формуле:
(9)
где N – расчетная продольная сила;
mg – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности вследствие ползучести кладки;
— коэффициент, учитывающий снижение несущей способности элемента за счет продольного изгиба, зависящего от гибкости элемента и упругой характеристики кладки ;
А – площадь поперечного сечения элемента
— отношение расчетной длины к радиусу инерции сечения
— для прямоугольного сечения (h – наименьший размер сечения)
Дата добавления: 2017-04-15; просмотров: 1943 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов
Читайте также:
Рекомендуемый контект:
Поиск на сайте:
© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление
Источник
● Прочность каменной кладки зависит от прочности и вида камня и раствора, возраста кладки, ее качества, обусловленного квалификацией каменщика, и других факторов. Опыты показывают, что даже при центральном сжатии камни и раствор в кладке находятся в условиях сложного напряженного состояния. Это объясняется тем, что поверхность кирпича или бетонного камня не является ровной, а раствор в швах имеет неодинаковую плотность и толщину (рис. 16.2). Работу камня можно представить как работу жесткого тела, покоящегося на многочисленных беспорядочно расположенных опорах. В таком теле возникают изгибающие моменты, поперечные силы, а также участки с местным смятием. Кроме того, поперечные деформации раствора, существенно (до 10 раз) превышающие деформации керамического кирпича, вызывают в нем растягивающие усилия, снижающие прочность кладки.
Различают прочность кладки при сжатии, растяжении, срезе, местном смятии. В расчет вводят сопротивление кладок различных видов на растворах разных марок, установленные в результате статистической обработки испытаний стандартных образцов. Характерные расчетные сопротивления приведены в табл. 16.1 и 16.2 [5].
Прочность кладки при сжатии R применяют при расчете стен, столбов, простенков. Установлено, что эта характеристика всегда меньше прочности камня, какой бы высокой прочности не использовался раствор. Например, расчетные сопротивления кладки сжатию кирпича М200 на растворе М100 составляют R=2,7 МПа, на растворе марки 10 — R = 1,6 МПа, а при нулевой прочности раствора — R = 1,0 МПа.
● Если кладка под нагрузкой испытывает осевое растяжение, то в зависимости от направления усилия может произойти разрушение по не-перевязанному сечению (рис. 16.3, а) либо по перевязанному сечению (рис. 16.3,6). Прочность по неперевязанному сечению ниже, чем по перевязанному. Прочность при осевом растяжении кладки Rt (табл. 16.2) используется, например, при расчете цилиндрических резервуаров.
Рис. 16.2. Напряженное состояние камня в кладке:
1 — сжатие; 2 — растяжение; 3 — изгиб; 4 — срез; 5 — местное сжатие
Таблица 16.1.
Расчетные сопротивления сжатию кладки из
кирпича и керамических камней
| Марка кирпича или камня | Расчетные сопротивления, МПа, сжатию кладки из кирпича и керамических камней на тяжелых растворах | ||||||||
| при марке раствора | при прочности раствора | ||||||||
| 0,2 | нулевой | ||||||||
| 3,9 | 3,6 | 3,3 | 3,0 | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 1.8 | 1,7 | 1,5 |
| 3,6 | 3,3 | 3,0 | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 1,9 | 1,6 | 1,5 | 1,3 |
| 3,2 | 3,0 | 2,7 | 2,5 | 2,2 | 1,8 | 1,6 | 1,4 | 1,3 | 1.0 |
| 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 | 1,8 | 1,5 | 1,3 | 1,2 | 1,0 | 0,8 |
| — | 2,2 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | 1,4 | 1,2 | 1,1 | 0,9 | 0,7 |
| — | 2,0 | 1,8 | 1.7 | 1,5 | 1,3 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,6 |
| — | — | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,5 |
| — | — | — | 1,1 | 1,0 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,35 |
| — | — | — | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,45 | 0,4 | 0,25 |
Таблица 16.2.
Расчетные сопротивления кладки из сплошных камней
| Вид напряженного состояния | Расчетные сопротивления, МПа, кладки из сплошных камней | ||||
| при марке раствора | при прочности раствора 0,2 | ||||
| 50 и выше | |||||
| Осевое растяжение Rt: | |||||
| по неперевязанному сечению (рис. 16.3, а) | 0,08 | 0,05 | 0,03 | 0,01 | 0,005 |
| по перевязанному сечению для кладки из камней правильной формы (рис. 16.3, б) | 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
| Растяжение при изгибе Rtb: | |||||
| по неперевязанному сечению | 0,12 | 0,08 | 0,04 | 0,02 | 0,01 |
| по перевязанному сечению (рис. 16.3, в) для кладки из камней правильной формы | 0,25 | 0,16 | 0,08 | 0,04 | 0,02 |
| Срез Rsq: | |||||
| по неперевязанному сечению | 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
Рис. 16.3. Растяжение кладки:
а — по неперевязанному сечению; б — по перевязанному сечению; 1—1; 2—2 — проходящему по раствору; 3—3 — проходящему по кирпичу; в — растяжение кладки при изгибе
● В нормах приведены также расчетные сопротивления кладки на растяжение при изгибе Rtb и срезе Rsq (табл. 16.2), используемые, например, при расчете обсыпных подпорных стен с вертикальными контрфорсами (рис. 16.3, в).
Источник
Растяжение в кладке возможно по неперевязанному и перевязанному сечениям. При растяжении кладки по неперевязанному сечению (рис.6.2) разрушение происходит по плоскости соприкосновения камня и раствора в горизонтальных швах (сечение 1-1). Предел прочности определяется нормальным сцеплением между камнем и раствором. Сцепление определяется клеящей способностью раствора и полнотой соприкосновения раствора с камнем. На сцепление также влияют прочность, состав, подвижность и водоудерживающая способность раствора, вид камня, режим твердения раствора, квалификация каменщика. Кроме этого большое влияние оказывает усадка цементного раствора, которая приводит к отрыву камня на отдельных участках. Сцепление может быть повышено вибрированием кладки.
Рис. 6.2. Растяжение кладки по неперевязанному сечению
При неперевязанном сечении (рис.6.3) кладка чаще разрушается по раствору (сечение 2-2), реже по кирпичу (сечение 3-3). Обычно трещина проходит по горизонтальным и вертикальным швам. Предел прочности определяется касательным сцеплением раствора с камнем. Касательное сцепление раствора с камнем примерно вдвое больше нормального.
Рис. 6.3. Растяжение кладки по перевязанному сечению
В своде правил [16] приведены также расчетные сопротивления кладки при изгибе и срезе. Расчетное сопротивление кладки по перевязанному сечению, проходящему по камню, приведены в табл.6.2. Расчетные сопротивления кладки из сплошных камней на цементно-известковых, цементно-глиняных и известковых растворах осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам приведены в табл.6.3.
Таблица 6.2
Расчетные сопротивления R по сечению, проходящему по кирпичу или камню
Вид напряженного состояния | Обозна чение | Расчетные сопротивления R , МПа, кладки из кирпича и камней правильной формы осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете кладки по перевязанному сечению, проходящему по кирпичу или камню, при марке изделия | ||||||||
| 200 | 150 | 100 | 75 | 50 | 35 | 25 | 15 | 10 | ||
| 1. Осевое растяжение | Rt | 0,25 | 0,2 | 0,18 | 0,13 | 0,1 | 0,08 | 0,06 | 0,05 | 0,03 |
| 2. Растяжение при изгибе и главные растягивающие напряжения | Rtb (Rtw) | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,2 | 0,16 | 0,12 | 0,1 | 0,07 | 0,05 |
| 3. Срез | Rsq | 1,0 | 0,8 | 0,65 | 0,55 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,14 | 0,09 |
Таблица 6.3
Расчетные сопротивления R при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам
Вид напряженного состояния | Обозначения | Расчетные сопротивления R,МПа | ||||
при марке раствора | при прочности раствора (МПа) 0,2 | |||||
| 50 и выше | 25 | 10 | 4 | |||
А. Осевое растяжение 1. По неперевязанному сечению (нормальное сцепление рис.6.2) 2. По перевязанному сечению (рис. 6.3) для кладки из камней правильной формы | Rt | 0,08 | 0,05 | 0,03 | 0,01 | 0,005 |
| 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | ||
| Б. Растяжение при изгибе 3. По неперевязанному сечению для кладки всех видов и по косой штрабе (главные растягивающие напряжения при изгибе) 4. По перевязанному сечению): а) для кладки из камней правильной формы | Rtb (Rtw) | 0,12 0,25 | 0,08 0,16 | 0,04 0,08 | 0,02 0,04 | 0,01 0,02 |
| В. Срез 5. По неперевязанному сечению для кладки всех видов (касательное сцепление) | Rsq | 0,16 | 0,11 | 0,05 | 0,02 | 0,01 |
Деформативность каменной кладки
Каменная кладка является упругопластическим телом. Под нагрузкой деформации кладки складываются из упругой и неупругой составляющих. При длительном действии нагрузки проявляются неупругие деформации. В основном они возникают за счет деформации ползучести в растворных швах. Кладка работает упруго при небольших напряжениях, в этот период ее деформативность характеризуется начальным модулем упругости (рис.6.4). Начальный модуль упругости кладки при сжатии соответствует упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении. Геометрически он определяется как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций Е0 = tga0.
Рис.6.4. Схема для определения модуля деформация
1 – прямая упругих деформаций; 2-касательная; 3-секущая
Beличина E0 определяется по формуле
E0=a Rи, (6.1)
где a — упругая характеристика кладки, зависящая от марки раствора и вида кладки; Ru — временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки.
Ru определяется по формуле
Ru= kR, (6.2)
где k — коэффициент, принимаемый для кирпича и камней всех видов равным 2; R- расчетные сопротивления сжатию кладки, принимаемые по табл. 6.1.
Модуль полных деформаций кладки является величиной переменной, геометрически он определяется как тангенс угла наклона касательной к кривой «s- є» в точке с заданным напряжением Etan= tga1.
Для упрощения расчета принимают значение секущего модуля
E=s/є= tga. При расчете конструкций по прочностиЕ = 0,5Е0,
При определении деформаций кладки от продольных или поперечных сил, усилий в статически неопределимых рамных системах, в которых элементы конструкций из кладки работают совместно с элементами из других материалов
Е = 0,8Е0, (6.3)
где Е0— модуль упругости (начальный модуль деформаций) кладки.
Источник
Прочность
кладки при растяжении и срезе значительно
ниже прочности на сжатие и зависит от
сцепления раствора с камнем в горизонтальных
швах. Раствор вертикальных швов мало
влияет на прочность кладки, и в расчетах
это влияние не учитывают.
Различают
нормальное и касательное сцепления
раствора швов с камнем (рис. 2). При
нормальном сцеплении
сила
N действует перпендикулярно плоскости
шва (вертикально), а при касательном
сцеплении
сила
направлена параллельно плоскости шва
(горизонтально).
Рис. 2. Сцепление
раствора швов с камнем:а – нормальное,
;
б – касательное,
Прочность нормального
и касательного
сцеплений зависит в основном от марки
раствора. Оказывает влияние шероховатость
поверхности камня, его пористость и
влажность, а также подвижность раствора.
Например,
силикатный кирпич, имея гладкую
поверхность граней, обладает низким
сцеплением с раствором в кладке по
сравнению с обжиговым керамическим
кирпичом. Поэтому строительными нормами
ограничивается его применение в
сейсмостойком строительстве.
Если растягивающее
усилие направлено вертикально, кладка
разрушается по неперевязанному сечению,
а если усилие действует горизонтально,
разрушение происходит по перевязанному
сечению: по зигзагообразной трещине
через швы кладки или по вертикальной
трещине с разрывом кирпичей (рис. 3). В
соответствии с этим различают три вида
прочности кладки при растяжении:
Рис. 3. Разрушение:
а – по неперевязанному сечению; б – по
перевязанному сечению; сечение 1-1 –
разрушение по швам кладки; сечение 2-2 –
разрушение с разрывом кирпичей
по неперевязанному
сечению
по перевязанному
сечению (сечение 1-1, рис. 5.2)
Рис. 4.
Сопротивление: а – по неперевязанному
сечению; б – по перевязанному сечению
Сопротивление
кладки при изгибе по нормальным сечениям
различается по неперевязанным и
перевязанным сечениям (рис. 5.3).
Сопротивление
кладки растяжению при изгибе по
неперевязанному сечению
Сопротивление
кладки растяжению по перевязанному
сечению
Кладка при
действии горизонтальной силы может
быть срезана по неперевязанному шву.
При этом прочность составляет
.
Для расчета
по перевязанному сечению принимают
наименьшее значение
или
.
Прочность
относят
при расчете к единице площади
горизонтального сечения, а
и
– к единице площади вертикального
сечения кладки.
Строительные
нормы приводят в табличной форме
расчетные сопротивления кладки по
неперевязанным и перевязанным сечениям
в зависимости от вида напряженного
состояния кладки и от марки раствора.
6. Деформативные свойства каменной кладки
Каменная
кладка деформируется как упругопластический
материал. Полная деформация состоит из
упругой и пластической составляющих.
В течение первых трех лет рост пластической
деформации затухает, если напряжения
в кладке не превышают 80…90 % от прочности
кладки. В противном случае происходит
ее разрушение.
При испытании
кладки загружением до разрушения
получают график зависимости напряжений
от деформаций (рис. 5.4).
При малых
напряжениях график прямолинеен, а
напряжения можно получить по деформациям
через модуль упругости (начальный модуль
деформаций):
При повышении
напряжений график искривляется, и модуль
деформации кладки
уменьшается
.
Если график экстраполировать после
момента разрушения кладки до точки, где
то на оси ординат напряжения будут
примерно равны 1.1 Ru.
Рис. 5. График
деформаций кладки
В нормах
принята линейная зависимость модуля
деформаций от напряжений (см. рис. 5.4):
Начальный
модуль упругости E0
может быть выражен через предел прочности:
, где – упругая
характеристика кладки, зависящая от
вида кладки и марки раствора [1, табл.
15].
Например, при
марках раствора М25 … М200:
а) для кладки
из кирпича глиняного пластического
прессования
б) для кладки
из силикатного кирпича
в) для кладки
из крупных бетонных блоков
.
В соответствии
с [1] модуль деформации кладки E
должен приниматься:
а) при определения
усилий в кладке при расчете конструкций
по прочности кладки
б) при определении
деформаций кладки, периода колебаний
и жесткости каменных конструкций
.
Источник
Прочность
кладки при центральном сжатии. Формула
Л.И. Онищика.
ФАКТОРЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ
Прочность
кладки тем больше, чем толще камень,
так как увеличивается сопротивление
камня изгибу и срезу.Чем
правильнее форма камня, тем больше
прочность кладкиПрочность
кладки понижается при увеличении
толщины горизонтальных швов раствора,
так как увеличиваются усилия,
растягивающие кирпич.Прочность
кладки повышается с увеличением
подвижности раствора, его
удобоукладываемости, так как при этом
более равномерно заполняются
горизонтальные швы кладки и уменьшаются
напряжения от изгиба и среза.Прочность
кладки зависит от квалификации
каменщика, так как правильность и
ровность рядов кладки, одинаковая
толщина швов раствора создают более
однородное и равномерное напряженное
состояние сжатия, уменьшая влияние
изгиба и среза.
Для
расчетной оценки предела прочности
кладки при центральном сжатии были
предложены эмпирические формулы.
Результаты, наиболее соответствующие
экспериментам, показала формула Л.И.
Онищика [5] для определения среднего
значения предела прочности каменной
кладки 
,
МПа, из кирпича, обыкновенных камней,
кирпичных блоков и бута на растворе
марки М10 и выше:
(1)
где 
–
средняя прочность камня;
–
средняя прочность раствора;
–
конструктивный коэффициент,
;
и
–
коэффициенты, зависящие от вида
камня;
и
–
эмпирические коэффициенты,(из табл.);
–
коэффициент, зависящий от прочности
раствора, при
при
.
Как
видно из формулы (1), при увеличении
прочности раствора 
прочность
кладки не превышает прочности камня
:
Отсюда
следует, что применение кладочных
растворов высоких марок при 
экономически
невыгодно.
Зная
предел прочности кладки 
,
можно найти расчетное сопротивление
кладки
,
принимая коэффициент безопасности
:
Строительные
нормы представляют расчетные сопротивления
R сжатию кладки в табличной форме.
Строительные нормы для кирпичной кладки
на тяжелом растворе при марках кирпича
от М75 до М150 и в полном диапазоне марок
растворов приведены в табл «Расчетные
сопротивления кирпичной кладки сжатию».
20. Прочность каменной кладки при растяжении, срезе и изгибе.
Нормативные
и расчетные сопротивления каменной
кладки.
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.
10.9,а) и касательное — Т (рис.10.9,б).
Эксперименты
показали, что касательное сцепление в
два раза больше нормального,то есть
T=2·S.
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.10.9
Рис.
10.10. 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
Прочность
кладки при срезе
Предел
прочности кладки при срезе по
неперевязанным сечениям определяется
по
закону
Кулона (рис. 10.11,а), согласно которому
ср
= сц
+ ƒ·
где
сц
– касательное сцепление (
сц
= 2 · 
сц,
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;
–
среднее нормальное напряжение сжатия
при наименьшей продольной силе.
Рис.
10. 11. Срез кладки из камней правильной
формы:
а
– по неперевязанным сечениям; в, г –
срез по неперевязанному шву в кладке
подпорной стены и в пяте арки; д – срез
кладки по перевязанному шву в консольном
свесе
Прочность
кладки при изгибе
Изгиб
в каменной кладке вызывает растяжение,
которым и определяется прочность
кладки
по растянутой зоне.
Mel
= t
= t
(10.4)
На
самом же деле благодаря тому, что в
кладке кроме упругих имеют место и
пластические
деформации, эпюра нормальных напряжений
криволинейная (рис. 10.12,б) и, если ее
принять прямоугольной (что очень близко
к фактической эпюре), то получим:
Mpl
= t
=
t
(10.5)
то
есть в 1,5 раза больше, чемпри упругой
работе. В практических расчетах
пользуются
формулами
сопротивления материалов и момент
сопротивления W определяют как для
упругого
материала. Расчетное сопротивление
кладки растяжению при изгибе по
перевязанному
сечению Rtb принимают примерно в 1,5 раза
больше, чем расчетное
сопротивление
кладки при центральном растяжении Rt.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник