Прочность кирпичной кладки на растяжение
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: 2114 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов
Читайте также:
Рекомендуемый контект:
Поиск на сайте:
© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление
Источник
ПРОЧНОСТЬ
Каменная кладка хорошо сопротивляется сжатию и относительно плохо — растяжению. Сопротивление кладки растяжению зависит от сцепления раствора с камнем, которое определяется рядом факторов и колеблется в широких пределах. Проектная прочность сцепления может быть обеспечена только при условии соблюдения ряда специальных производственных мероприятий. Поэтому каменные стены и столбы проектируют таким образом, чтобы эксцентрицитет не превышал 0,45h, где h высота сечения; при этом в расчете не учитывают сопротивление кладки растяжению, и внутреннее продольное усилие уравновешивается напряжениями одной лишь сжатой зоны.
Вследствие местных неровностей и неодинаковой плотности раствора в швах при сжатии кладки камни испытывают, кроме напряжений сжатия, также напряжения изгиба и среза. Если модуль упругости камня больше, чем раствора, то в поперечном направлении в камне возникают напряжения растяжения, а в растворе — сжатия. Вертикальные швы кладки вследствие слабого сцепления раствора с камнем могут рассматриваться как узкие вертикальные щели, у концов которых возникает концентрация напряжений. Таким образом, при сжатии кладки ее элементы находятся в весьма сложном напряженном состоянии, что является причиной значительной разницы между прочностью кладки и составляющих ее камня и раствора. Например, прочность кирпичной кладки на самом прочном растворе составляет обычно лишь 35-40% прочности кирпича. 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);
Рисунок 1. Зависимость между пределом прочности кладки R0 и раствора R2 (прочность камня R1=100 кГ/см2): 1 — кирпичная кладка; 2 — кладка из сплошных бетонных камней; 3 — кладка из пустотелых бетонных камней; 4 — кладка из крупных блоков из тяжелого бетона: 5 — то же, из легкого бетона; 6 — кладка из рваного бута
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 (см. рис. 1); ее влияние значительно 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.
Наиболее вероятные (ожидаемые) пределы прочности при сжатии кладки среднего качества приведены в табл. 1. Они вычислены по формуле Л. И. Онищика, которая связывает прочность кладки с прочностями камня и раствора.
Таблица 1. Пределы прочности при сжатии каменных кладок R0
Кладка | Марка камня | Значения R0 при прочности раствора в кГ/см2 | ||
100 | 50 | 25 | ||
Кирпичная на тяжелых растворах с добавлением извести или глины | 150 | 45 | 35 | 30 |
100 | 35 | 30 | 25 | |
75 | 30 | 25 | 22 | |
Из сплошных бетонных камней при высоте ряда кладки 200-300 мм | 100 | 45 | 40 | 35 |
75 | 37 | 32 | 29 | |
50 | 30 | 25 | 23 | |
Крупноблочная; блоки из тяжелого бетона | 150 | 77 | 77 | 74 |
100 | 54 | 54 | 51 | |
То же, из легкого бетона | 75 | 42 | 42 | 41 |
50 | 29 | 29 | 28 | |
Из рваного бута | 400 | 30 | 23 | 16 |
200 | 22 | 17 | 13 | |
Примечание. Пределы прочности бутовой кладки указаны для возраста 3 мес., для остальных кладок – на 28-й день. | ||||
Вибрированная кладка кирпичных панелей может иметь прочность в 1,7-2 раза более высокую, чем прочность обычной кладки из тех же материалов.
Влияние длительности приложения нагрузки на сопротивление кладки сжатию зависит от величины напряжений. Длительное сопротивление R0дл сжатию ориентировочно равно: для кирпичной кладки на растворах марок 50 и выше — 0,8 R0, марок 10 и 25 — 0,7 R0, для кладок на известковом растворе — 0,6 R0. При напряжениях σ< R0дл кладка может нести нагрузку неограниченное время. При напряжениях 0,2 R0<σ< R0дл прочность кладки с течением времени даже несколько повышается (на 5-15%) в результате ее уплотнения под нагрузкой.
Сцепление раствора с кладкой зависит от прочности и усадки раствора, скорости поглощения камнем воды, чистоты поверхности камня, температуры и влажности воздуха, при которых твердеет кладка, содержания примесей в камне и растворе. Различают нормальное (к плоскости контакта раствора и камня) и касательное сцепление.
Осевое растяжение и растяжение при изгибе возможно по неперевязанным сечениям, например по горизонтальному шву (рис. 2, а), и по перевязанным, например по ступенчатым или плоским вертикальным сечениям (рис. 2,б). Сопротивление растяжению по неперевязанному сечению зависит исключительно от величины нормального сцепления, а сопротивление по перевязанным сечениям — главным образом от величины касательного сцепления, а иногда, при малой прочности камня, от его сопротивления растяжению.
Рисунок 2. Растяжные кладки: а – неперевязанных сечений; б – перевязанных сечений; 1 – ступенчатое сечение; 2 – плоское сечение
При расчете каменных конструкций, работающих в обычных условиях, разрешается учитывать только растяжение по перевязанным сечениям (например, при расчете силосных башен); сопротивление кладки, но неперевязанным сечениям принимается в расчет только при действии сейсмических нагрузок.
Во всех случаях, когда прочность конструкции обеспечивается ее сопротивлением растяжению, должны приниматься специальные меры при производстве работ, обеспечивающие надежное сцепление.
В обычных условиях растяжение при изгибе по неперевязанным сечениям учитывается только при расчете на внецентренное сжатие при больших эксцентрицитетах; в этом случае расчет растянутой зоны, с учетом растяжения, является лишь условным методом ограничения раскрытия горизонтальных швов (трещин).
Поделитесь ссылкой в социальных сетях
Источник
ПРОЧНОСТЬ
Каменная кладка хорошо сопротивляется сжатию и относительно плохо — растяжению. Сопротивление кладки растяжению зависит от сцепления раствора с камнем, которое определяется рядом факторов и колеблется в широких пределах. Проектная прочность сцепления может быть обеспечена только при условии соблюдения ряда специальных производственных мероприятий. Поэтому каменные стены и столбы проектируют таким образом, чтобы эксцентрицитет не превышал 0,45h, где h высота сечения; при этом в расчете не учитывают сопротивление кладки растяжению, и внутреннее продольное усилие уравновешивается напряжениями одной лишь сжатой зоны.
Вследствие местных неровностей и неодинаковой плотности раствора в швах при сжатии кладки камни испытывают, кроме напряжений сжатия, также напряжения изгиба и среза. Если модуль упругости камня больше, чем раствора, то в поперечном направлении в камне возникают напряжения растяжения, а в растворе — сжатия. Вертикальные швы кладки вследствие слабого сцепления раствора с камнем могут рассматриваться как узкие вертикальные щели, у концов которых возникает концентрация напряжений. Таким образом, при сжатии кладки ее элементы находятся в весьма сложном напряженном состоянии, что является причиной значительной разницы между прочностью кладки и составляющих ее камня и раствора. Например, прочность кирпичной кладки на самом прочном растворе составляет обычно лишь 35-40% прочности кирпича. 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);
Рисунок 1. Зависимость между пределом прочности кладки R0 и раствора R2 (прочность камня R1=100 кГ/см2): 1 — кирпичная кладка; 2 — кладка из сплошных бетонных камней; 3 — кладка из пустотелых бетонных камней; 4 — кладка из крупных блоков из тяжелого бетона: 5 — то же, из легкого бетона; 6 — кладка из рваного бута
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 (см. рис. 1); ее влияние значительно 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.
Наиболее вероятные (ожидаемые) пределы прочности при сжатии кладки среднего качества приведены в табл. 1. Они вычислены по формуле Л. И. Онищика, которая связывает прочность кладки с прочностями камня и раствора.
Таблица 1. Пределы прочности при сжатии каменных кладок R0
Кладка | Марка камня | Значения R0 при прочности раствора в кГ/см2 | ||
100 | 50 | 25 | ||
Кирпичная на тяжелых растворах с добавлением извести или глины | 150 | 45 | 35 | 30 |
100 | 35 | 30 | 25 | |
75 | 30 | 25 | 22 | |
Из сплошных бетонных камней при высоте ряда кладки 200-300 мм | 100 | 45 | 40 | 35 |
75 | 37 | 32 | 29 | |
50 | 30 | 25 | 23 | |
Крупноблочная; блоки из тяжелого бетона | 150 | 77 | 77 | 74 |
100 | 54 | 54 | 51 | |
То же, из легкого бетона | 75 | 42 | 42 | 41 |
50 | 29 | 29 | 28 | |
Из рваного бута | 400 | 30 | 23 | 16 |
200 | 22 | 17 | 13 | |
Примечание. Пределы прочности бутовой кладки указаны для возраста 3 мес., для остальных кладок – на 28-й день. | ||||
Вибрированная кладка кирпичных панелей может иметь прочность в 1,7-2 раза более высокую, чем прочность обычной кладки из тех же материалов.
Влияние длительности приложения нагрузки на сопротивление кладки сжатию зависит от величины напряжений. Длительное сопротивление R0дл сжатию ориентировочно равно: для кирпичной кладки на растворах марок 50 и выше — 0,8 R0, марок 10 и 25 — 0,7 R0, для кладок на известковом растворе — 0,6 R0. При напряжениях σ< R0дл кладка может нести нагрузку неограниченное время. При напряжениях 0,2 R0<σ< R0дл прочность кладки с течением времени даже несколько повышается (на 5-15%) в результате ее уплотнения под нагрузкой.
Сцепление раствора с кладкой зависит от прочности и усадки раствора, скорости поглощения камнем воды, чистоты поверхности камня, температуры и влажности воздуха, при которых твердеет кладка, содержания примесей в камне и растворе. Различают нормальное (к плоскости контакта раствора и камня) и касательное сцепление.
Осевое растяжение и растяжение при изгибе возможно по неперевязанным сечениям, например по горизонтальному шву (рис. 2, а), и по перевязанным, например по ступенчатым или плоским вертикальным сечениям (рис. 2,б). Сопротивление растяжению по неперевязанному сечению зависит исключительно от величины нормального сцепления, а сопротивление по перевязанным сечениям — главным образом от величины касательного сцепления, а иногда, при малой прочности камня, от его сопротивления растяжению.
Рисунок 2. Растяжные кладки: а – неперевязанных сечений; б – перевязанных сечений; 1 – ступенчатое сечение; 2 – плоское сечение
При расчете каменных конструкций, работающих в обычных условиях, разрешается учитывать только растяжение по перевязанным сечениям (например, при расчете силосных башен); сопротивление кладки, но неперевязанным сечениям принимается в расчет только при действии сейсмических нагрузок.
Во всех случаях, когда прочность конструкции обеспечивается ее сопротивлением растяжению, должны приниматься специальные меры при производстве работ, обеспечивающие надежное сцепление.
В обычных условиях растяжение при изгибе по неперевязанным сечениям учитывается только при расчете на внецентренное сжатие при больших эксцентрицитетах; в этом случае расчет растянутой зоны, с учетом растяжения, является лишь условным методом ограничения раскрытия горизонтальных швов (трещин).
Поделитесь ссылкой в социальных сетях
Источник