Снос построек: www.ecosnos.ru 
Строительные лаги  Справочник 

0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38


0801-ОбР

2. Физико - механические свойства каменной кладки

2.1. Напряженное состояние камня и раствора при центральном сжатии кладки

При сжатии кладки осевым деформациям сжатия по направлению действия силы всегда сопутствуют деформации поперечного расширения (рис. 2.1,в). Материалы, составляющие кладку (кирпич, камень, раствор), работают совместно. Более жесткие материалы (чаще камень) сдерживают поперечные деформации менее жестких материалов (раствор). В результате более жесткие материалы (кирпич, камень) оказываются растянутыми, менее жесткие (раствор) - сжатыми (рис. 2.1,г).



Рис. 2.1. Схемы напряженного состояния камня в кладке; а - схема загружения кирпича в кладке; б - прогибы при изгибе кирпичей в кладке (размеры деформаций увеличены по срав-иеиию с линейными размерами кирпича); в - схема деформаций при сжатии призм из мало и сильно деформативных материалов; г - горизонтальные усилия, вызванные поперечным расширением камня и раствора; д - схема концентрации напряжений и расклинивания камней в бутовой кладке; 1 - раствор; 2 - кирпич; 3 - воздушная полость; 4 - участок местного сжатия; 5 - участок среза; 6 - прибор для замера деформаций



Растягивающие усилия в поперечном направлении, которые и являются одной из главных причин разрушения кладки, особенно велики для кладок на растворах низкой прочности.

Каменная кладка является монолитным неоднородным упругопла-стическим материалом. Даже при равномерном распределении нагрузки по всему сечению сжатого элемента камень и раствор в кладке находятся в условиях сложного напряженного состояния. Они одновременно подвержены внецентренному сжатию, изгибу и растяжению, срезу и смятию (рис. 2.2).


Рис. 2.2 Напряженное состояние камня в кладке: 1 - сжатие; 2 - растяжение; 3 - изгиб;

4 - срез; 5 - местиое сжатие

Причинами таких условий работы камня и раствора являются: значительная неоднородность растворных швов, так как при приготовлении раствора в отдельных его объемах скапливается большее или меньшее количество вяжущего, пластификатора, заполнителя или воды (рис. 2.1,а). Неоднородность раствора усугубляется неравномерностью условий твердения раствора в швах кладки, так как всасывающая способность камня и водоудерживающая способность раствора на различных участках их соприкосновения неодинаковы. Так как потеря воды в растворе неравномерна по постели камня, то соответственно неравномерной оказывается его усадка.

Неоднородность растворной постели камня вызывается еще и условиями кладки, квалификацией каменщика.

Повышение подвижности раствора способствует лучшему его расстиланию и более равномерному заполнению швов, а следовательно, приводит к увеличению прочности кладки. Но органические пластификаторы, которые повышают подвижность раствора, снижают его плотность и повышают деформативность. Поэтому, чтобы предотвратить возникновение в камне больших горизонтальных усилий, количество таких пластификаторов должно быть ограничено.

различие деформативных свойств камня и раствора, что приводит к развитию касательных напряжений по плоскостям контакта камня и раствора. В кладке связанные трением и сцеплением камень и раствор в зависимости от соотношения их жесткостей взаимно влияют друг на друга, что в итоге может привести к преодолению сопротивления камня растяжению, которое для него мало по сравнению с сопротивлением его сжатию, после чего в камне возникает трещина.

наличие пустот в вертикальных швах кладки и отверстий в пустотелых кирпичах и камнях приводит к концентрации напряжений в зоне этих пустот и отверстий.

неоднородность камней по размерам и форме, вид перевязки швов и другие геометрические несовершенства приводят к концентрации напряжений на выступающих частях камней и расклинивающему влиянию камней друг на друга (рис. 2.1,д).

2.2. Четыре стадии работы кладки под нагрузкой при

сжатии

Проведенными экспериментальными исследованиями с различными видами кладок установлено, что в зависимости от величины действующих напряжений при сжатии работу кладки можно подразделить на четыре характерные стадии (рис. 2.3).

Первая стадия соответствует нормальной эксплуатации кладки, когда усилия, возникающие в кладке под нагрузкой, не вызывают видимых ее повреждений. Переход кладки во вторую стадию работы характеризуется появлением небольших трещин в отдельных кирпичах (рис. 2.3, б). В этой стадии кладка еще несет нагрузку (величина ее составляет 60-80% от разрушающей), и дальнейшего развития трещин при неизменной нагрузке не наблюдается.



□□сиз


Рис. 2.3. Стадии работы кладки при сжатии : а - первая; б - вторая; в - третья; г - четвертая (разрушение кладки)

Величина нагрузки, при которой появляются первые трещины, зависит от механических свойств кирпича, конструкции кладки и деформативных свойств раствора. Последние же зависят от вида раствора и его возраста (т.е. возраста кладки). Цементные растворы наиболее жесткие; известковые, наоборот, наиболее деформативны. С увеличением возраста деформативность растворов снижается. Чем меньше деформативность раствора, тем более хрупкой оказывается кладка, т.е. тем ближе N,p к Np. Для кирпичной кладки средние отношения Np/Np приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Средние отношения Np/Np для кирпичной кладки

Вид раствора

Отношение N/N0 при возрасте кладки в сутках

Цементный

Цементно- известковый

Известковый

Повышение хрупкости кладки с увеличением ее возраста и при применении малодеформативных растворов должно учитываться при оценке запасов прочности поврежденной кладки. Если при появлении незначительной трещины в кладке раннего возраста на известковом растворе имеется определенный запас прочности, то появление трещины в кладке большого возраста, изготовленной на цементном растворе, свидетельствует о ее значительной перегрузке. Во всех случаях появление первых трещин в кладке должно рассматриваться как сигнал для установления причин их появления и, если потребуется, принятия мер по усилению кладки или снижению действующих на нее нагрузок.

При увеличении нагрузки после появления первых трещин происходит как их развитие, так и возникновение и развитие новых трещин,

которые соединяются между собой, пересекая значительную часть кладки в вертикальном направлении и постепенно расслаивая ее на огдельные ветви, каждая из которых оказывается в условиях виецентренного загружения (третья стадия работы кладки; рис. 2.3, в).

При длительном действии этой нагрузки, даже без ее увеличения, будет постепенно (вследствие развития пластических деформаций) происходить дальнейшее развитие трещин, расслаивающих кладку на тонкие гибкие столбики. И третья стадия перейдет в четвертую - стадию разрушения от потери устойчивости расчлененной кладки (рис. 2.3,г).

Четвертая стадия наблюдается в лабораторных условиях при быстром нарастании деформаций. В естественных условиях третья стадия является началом окончательного разрушения кладки, поскольку возникшие в этой стадии сквозные трещины не стабилизируются, а продолжают развиваться и увеличиваться без увеличения нагрузки. Поэтому действительная разрушающая нагрузка составляет 80-90% от экспериментальной разрушающей нагрузки. Многочисленные эксперименты позволили раскрыть причины возникновения первых трещин в кладке из кирпича. Установлено, что возникновение первых трещин в кладке вызывается напряжениями изгиба и среза отдельных кирпичей, в то время как напряжения сжатия составляют 15-25% от предела прочности кирпича на сжатие. Деформации изгиба отдельных кирпичей достигают значительных величин- 0,1...0,4 мм (рис. 2.4), которые при учете хрупкости кирпича являются чрезмерными. Причиной изгиба и среза кирпича в кладке при сжатии является неравномерная плотность раствора в швах.


Рис. 2.4.

Последовательность разрушения кладки, выполненной из камней других видов, в общем такая же, как и при разрушении кирпичной кладки. Разница заключается в том, что с увеличением высоты камня увеличивается хрупкость кладки, и момент появления в ней первых трещин приближается к моменту разрушения.

В бутовой кладке появление первых трещин возможно как в камнях, так и в растворных швах.

�4�71994

699113�4



0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38