Оценка прочности каменной кладки с учётом влияния геометрических, деформационных и механических факторов

Прочность кладки. Развитие трещин по высоте кладки, расчленение ее на отдельные гибкие столбики, которые выпучиваясь теряют устойчивость и приводят к разрушению кладки, показывают, что предельная прочность кладки на сжатие (временное сопротивление) всегда меньше прочности камня, какой бы высокой прочности ни был раствор. Из многочисленных опытов установлено, что на проч­ность кладки при сжатии влияют многие факторы: прочность и размеры камня, правильность формы камня, пустоты в камнях, прочность раствора и его удобоукладываемость, пластические свойства (деформативность) затвердевшего раствора, качество кладки, перевязка кладки и др. Главнейшие из них (вид кладки, прочность камня и раствора) учитываются непосредственно в формулах определения прочности кладки, а другие - в требованиях выполнения кладки. Предел прочности (временное сопротивление) кладок всех видов при сжатии на растворах марок 10 и выше определяется по формуле проф- Л. И. Онищика (R).

В СНиП значения R даны для разных видов кладок раздельно с учетом понижающих коэффициентов при кладке на растворах ниже марки 10 (4, 2 и нулевой).

Следует отметить, что с увеличением высоты камня уменьшается влияние марки раствора на прочность кладки. Влияние прочности раствора очень велико для кладок из камней неправильной формы (рваного бута, камней грубой тески и др.). Резкое снижение прочности кладки (в 1,5-3 раза) выявлено на растворах низкой прочности (4, 2 и нулевой), т.е. в кладках на свежеуложенном и только начинающем твердеть растворе, а также в зимней кладке в момент оттаивания. Эти факторы необходимо учитывать при проектировании каменных конструкций и при их возведении.

Каменные материалы являются хрупкими, и на диаграмме нелинейные деформации проявляются лишь при весьма высоких уровнях напряжений. Строительные растворы в затвердевшем состоянии являются упругопластическими материалами, дающие при испытании на сжатие нелинейную зависимость деформаций от напряжений. Каменная кладка, несущая способность которой обеспечивается благодаря совместной работе этих материалов, является нелинейно деформированным материалом.

Прочностные и деформативные характеристики кладки получают статической обработкой результатов испытаний большого количества призматических образцов-эталонов,

Основными прочностными характеристиками кладки являются: временное сопротивление сжатию, расчётное сопротивление осевому сжатию, расчётное сопротивление осевому растяжению, расчётное сопротивление растяжению при изгибе, расчётное сопротивление срезу.

Основные деформативные характеристики кладки: модуль упругости кладки, упругая характеристика кладки α, модуль деформации кладки, коэффициент ползучусти кладки, коэффициент линейного расширения кладки, коэффициент трения.

Основные деформативные характеристики кладки определяют по диаграмме, получаемой при испытаниях образцов кладки на крадковременное осевое сжатие. Зависимость () является нелинейной. Модуль упругости кладки при кратковременном нагружении принимают равным тангенсу угла наклона касательной к кривой проходящей через начало координат.

Модуль деформации применяют в расчётах по 1 и 2 группам предельных состояний каменных конструкций, работающих в сооружениях совместно с элементами конструкций из других материалов.

Модули упругости и деформаций кладки из природных камней принимают по результатам экспериментальных исследований.