Прочность кладки на сжатие изгиб растяжение

При
работе кладки на растяжение потеря
несущей способности вызвана нарушением
сцепления между р-ром и кирпичом.Величина
сцепления зависит от прочности и усадки
кладочного р-ра. Сцепление тем больше,
чем больше прочность р-ра и чем меньше
его усадка.Усадка увеличивается с
увеличением количества вяжущего, поэтому
очень прочные р-ры имеют небольшое
сцепление с камнем.

Сцепление
также зависит от скорости поглощения
воды камнем. При быстром поглощении
сцепление нарушается, поэтому перед
укладкой кирпич смачивается, либо
применяются жидкие р-ры.

Различают
нормальное и тангенсальное сцепление.
Нормальное сцеплениеS
– это сопротивление шва разрыву.

Тангенсальное
(касательное) Т – это сопротивление шва
сдвигу.

Поскольку
каменная кладка – это композитный
материал, обладающий неоднородными
св-вами, поэтому сопротивление кладки
изгибу, растяжению и срезу будет зависеть
от взаимного расположения действующих
усилий и линий швов, т.е. рассматривают
работу кладки по неперевязанному
сечению.Работа кладки на растяжение.

Растяжение
по перевязанному сечению

При
работе кладки на растяжение по
неперевязанному сечению разрушения
происходят по ступенчатому сечению,
поэтому на несущую способность влияет
как нормальное так и тенгенсальное
сцепление.

Растяжение
по неперевязанному сечению

При
работе кладки на растяжение по
неперевязанному сечению несущую
способность будет определять нормальное
сцепление. Работа кладки на растяжение
по неперевязанному сечению не допускается.

Работа
кладки при изгибе

по
неперевязанному сечению

по
перевязанному сечению

Прочность
кладки при изгибе по перевязанному
сечению больше прочности кладки по
неперевязанному сечению.

Сопротивление
кладки при изгибе в среднем в 1,5 раза
больше, чем сопротивление кладки срезу
по неперевязанному сечению, равного
тангенсальному сцеплению.

46.
Деформации кладки при сжатии. Основные
положения расчета каменных конструкций.
Продольный изгиб каменной кладки.Кладка
не является упругим материалом, поэтому
ее общие относительные деформации будут
определяться: ,
– это упругая часть относ. деформаций.

– пластическая часть относ.деформаций.Части
относ.деформаций могут соотноситься в
равных долях или упругая часть может
быть больше пластических. Диаграмма
напряжения деформации каменной кладки
при сжатии.

Упругая
деформация исчезает после снятия
нагрузки, а пластическая
сохраняется.Пласт.деформации обусловлены
уменьшением объема растворного шва
(сокращение объема пор и сжатия твердого
геля), а также наличием трещин.Пласт.
деформации с ростом нагрузки увеличиваются
и кривая зависимости
приобретает криволинейный вид.Начальный
модуль упругости кладки Е0
– это модуль, соответствующий упругой
работе конструкции, и это есть tg
угла наклона упругой линии к горизонту.
.начальный
модуль упругости определяется как:
,Где

– это упругая характеристика каменной
конструкции, зависящая от вида камня,
марки р-ра и временного сопротивления
сжатию кладки Ru,
,Где
k
– коэф, зависящий от вида камня,R
– это расчетное сопротивление кладки.При
увеличении напряжений модуль упругости
начинает снижаться и носит название
модуля деформации – Е.Модуль деформации
при напряжении
– это tg
угла наклона секущей, проходящей через
точку пересечения линии соответствия
напряжению
с кривой
и через начало координат к линии
горизонта.

С
увелич.напряжения упругие характеристики
будут снижаться, т.е. значение Е будет
уменьшаться.Основные
положения расчета каменной кладки.Каменные
конструкции рассчитывают по двум группам
предельных состояний: 1 группа – расчет
на прочность и устойчивость, выполняемый
на действие расчетных нагрузок.2 группа
– расчет на трещиностойкость и
деформативность, выполняемый на действие
нормативных нагрузок.Прочность и
устойчивость каменных конструкций
должна выполняться на периоды эксплуатации,
возведения конструкций, в стадии
оттаивания зимней кладки.Прочность
кладки характеризуется расчетным
сопротивлением R,
которое зависит от марки камня, вида
камня и марки р-ра.Расчетное сопротивление
принимается в расчетах с учетом коэф-та
условия работы .Кирпичная
кладка относится к упругопластическому
материалу.Модуль деформаций при расчете
по 1-ой группе предельных состояний
Е=0,5Е0.При
расчете по 2-ой группе предельных
состояний Е=0,8Е0;
модуль сдвига G=0,4Е0.По
степени пространственной жесткости
здания различают:1.С
жесткой конструктивной схемой.Это
жилые или общественные здания. Их
покрытия и перекрытия считаются жесткими.
Стена или столб такого здания представляет
собой вертикальную неразрезную балку,
с неподвижными шарнирными опорами,
которыми являются перекрытия и покрытия.

Допускается
с целью упрощения расчета стены и столбы
считать расчлененными по высоте на
отдельные стержни с расположением опор
в уровне перекрытий и покрытий.Расчетным
элементом стены с пролетами является
простенок – самый нагруженный и самый
узкий, а без пролетов часть стены шириной
1 м.Поскольку самыми нагруженными
каменными конструкциями являются стены
и столбы нижних этажей, то в целях
повышения их нес.способности повышают
марку материалов, увеличивают размеры
сечения или вводят армирование на данном
участке.2.С
упругой конструктивной схемой.Конструкции
этих зданий рассчитывают как раму,
стойками которой являются стены и
столбы, жестко защемленные в фундаменте
и шарнирно сочлененные с покрытием и
перекрытием.

Продольный
изгиб каменной кладки. Влияние продольного
изгиба учитывается введением коэффициента
продольного изгиба ,
зависящего от упругой х-ки
и гибкости λ,;
,l0
– это расчетная длина,i
– радиус инерции сечения.Прогиб в сжатых
элементах увеличивается во времени в
результате ползучести мат-ла, что
приводит к снижению несущей способности
конструкции. Это явление учитывается
введением коэф-та mg,Расчетная
схема простенка

Если
,
то продольного изгиба нет.Расчетные
сечения простенка:

I-I
– характерен наличием местной сжимающей
нагрузки,II-II
– характерен уменьшением сечения,III-III
– характерно увеличением нагрузки от
собственного веса и увеличением
сечения,IV-IV
– характерно max
величиной сжимающей силы.Расчетная
схема столба

48.
Расчет кладки на центральное сжатие,
местное сжатие (смятие) и внецентренное
сжатие.Центр.сжатие
встречается
редко и возможно, если эксцентриситет
сжимающей силы мал и им можно пренебречь,
т.е.

На
центр.сжатие работают тяжело нагруженные
столбы, к кот.нагрузка прикладывается
через центрирующие прокладки (ж.б. или
бетонные подушки).Расчет на центр. сжатие
выполняется из условия прочности по
ф-ле:

Местное
сжатие (смятие) наблюдается
при действии сжимающей нагрузки на
ограниченной S.
В этом случае в работу вовлекаются
смежные участки каменной конструкции,
которые будут сдерживать поперечные
деформации, увеличивая сопротивление
кладки, т.е. возникает эффект обоймы.Расчет
на смятие производится из условия
прочности по ф-ле:

– это коэффициент полноты эпюры давления
местной нагрузки.

–это расчетное сопротивление кладки
при местном сжатии:

—коэффициент,
зависящий от материала кладки и
действ.нагрузок (схемы загружения и
состава загружения),—
площадь местного сжатия (загружения)

— это расчетная площадь рассматриваемого
сечения, зависит от условий опирания
выше расположенных конструкций и
определяется по следующим правилам:1.Нагрузка
действует на участок в пределах между
краями ;

2.Нагрузка
приложена на краевой участок стены

3.Нагрузка
передается от ряда балок:А) если

Б)

При
опирании изгибаемых элементов на грань
стены может происходить поворот опорного
сечения, что в свою очередь приведет к
уменьшению площади опирания, поэтому
расчетная величина заделки изгибаемого
элемента в стену не должна превышать
200мм.

Нагрузка
N
– это местная нагрузка, N0
– основная нагрузка.

Если
величина местной нагрузки N
больше 100кН, то укладывают опорные
распределительные плиты, подушки или
выполняют пояс, который располагается
в уровне опирания изгибаемого элемента.При
одновременном действии местной и
основной нагрузок следует выполнять 2
расчета:

1.На
действие только местной нагрузки 2.На
совместное действие местной и основной
нагрузок.Внецентренное
сжатие.(работают
стены, столбы, стены подвала и карнизные
участки стены).При внецентр.сж.на элемент
одновременно действуют: сжимающая сила
N
и изгибающий момент M=N*e0.Если
к элементу приложено несколько сил и
моментов, то выполняется замена на их
равнодействующие.

Эксцентриситет
е0
от действия продольной силы N
принимается относительно центра
тяж.сеч.элемента до края элемента.
Нес.способность внецентр.сж.элемента
проверяется по ф-ле:

—это
коэффициент продольного изгиба при
внецентренном сжатии:
Где —коэффициент
продольного изгиба при центральном
сжатии;
– коэффициент продольного изгиба сжатой
части элемента, зависящий от

—это
экспериментальный коэффициент,
учитывающий увеличение расчетного
сопротивления R
при приведении действительной эпюры
сжимающих напряжений к условной,
симметричной относительно действия
силы.

Ас
– площадь сжатой зоны сечения

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 кладки

• Прочность
  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, припри.

   
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.