Встречный наклон
Причины повреждения:
• неправильное конструктивное решение фундаментов зданий;
• малое расстояние между зданиями
Деформации рамы при перегрузке пола
Причина повреждения – Превышение допустимых значений временных длительно действующих нагрузок.
Лекция 5: Каменные конструкции зданий
5.1 Виды камней и каменных конструкций
Исторически сложилось, что камень является самым распространенным строительным материалом. Основная причина такого массового распространения каменных строительных материалов кроется в его природной доступности – из силикатов состоит весь наружный слой нашей планеты.
В строительстве применяют:
естественные камни, полученные при разработке горных пород (известняк, туф, мрамор, гранит); искусственные камни, полученные путем формования сырья (глина, известь, цемент, песок, керамзит).
Естественные камни обладают преимуществами перед искусственными камнями, связанными с процессом их формирования с течение миллионов лет
41
и, как следствие, прочными структурными связями, определяющими прочность материала и его долговечность. Но горные выработки ограничены, и доставка камня от места его добычи до места строительства здания может быть трудна и невыгодна. Поэтому в строительстве также широко применяют искусственные камни, сырьем для которых являются глина, известь, цемент, песок, керамзит.
Камни по размеру (высоте ряда в кладке) делятся на:
кирпичи и мелкие камни (высотой 50÷150 мм); мелкие блоки (250÷300 мм); крупные блоки (500 мм и более).
Кладки по однородности делятся на сплошные и облегченные. Сплошная кладка на всю толщину выполнена из камней, в облегченной кладке часть каменного материала заменена либо воздушной прослойкой, либо теплоизоляционным материалом (легким или ячеистым бетоном, теплоизоляционными плитами или засыпками).
По способам перевязки камней в кладке различают цепную (двурядную) кладку и многорядную (трех-, четырех-, пятирядную). Наилучшей монолитностью обладает цепная кладка, так как в ней каждый второй ряд перевязывает наружную версту с внутренней. Однако, в такой кладке идет большой расход облицовочного кирпича. С целью экономии облицовочного кирпича перевязку наружной версты выполняют в каждом третьем, четвертом или (максимум!) пятом ряду, при этом нагрузка на каждый перевязочный ряд увеличивается, увеличивается деформативность кладки и, соответственно, снижается ее эксплуатационная надежность.
Сплошные кладки
многорядная
двурядная или цепная
Облегченные кладки
колодцевая
с гибкими связями
42
Основными областями применения каменных конструкций являются:
•стены несущие и самонесущие;
•перемычки сводчатые и стрельчатые;
•купольные и сводчатые покрытия и перекрытия;
•фундаменты ленточные и столбчатые;
•столбы, подпорные и контрфорсные стены
2 Обеспечение надежности
Основным условием обеспечения надежности кладки является ее
монолитность.
Монолитность каменной конструкции обеспечивается перевязкой камней в кладке и сцеплением кладочного раствора в швах кладки.
Особенностью работы каменных конструкций является анизотропия
свойств на растяжение и сжатие: каменные конструкции хорошо работают на сжатие и практически не работают на растяжение, поэтому появление больших эксцентриситетов приложения нагрузки в каменных конструкциях является их критическим дефектом и может привести к разрушению конструкции.
Свойствами, определяющими эксплуатационную пригодность каменных конструкций являются:
−прочность;
−морозостойкость;
−огнестойкость;
−коэффициент линейного расширения;
−коррозионная стойкость;
−легкость обработки;
−хорошо работает в сочетании с другими материалами;
−высокая долговечность
Прочность каменной кладки зависит от прочности камней и раствора
[СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции]. К примеру, при выполнении двух кладок из кирпича марки М100 на растворах марок М50 и М0 прочность кладки в первом случае будет 15 кгс/см2, во втором случае – только 6 кгс/см2. На это следует обращать особое внимание при оценке эксплуатационной пригодности кладки, так как снижение прочности раствора при производстве работ является одним из самых распространенных дефектов.
По пределу прочности на сжатие камни делятся на камни малой прочности (от 7 до 50 кгс/см2 – легкие бетонные и природные камни); средней прочности (от 75 до 200 кгс/см2 – кирпич, керамические, бетонные и природные камни) и высокой прочности (от 250 до 1000 кгс/см2 – кирпич, природные и бетонные камни). Растворы по пределу прочности на сжатие могут быть от 10 до 200 кгс/см2.
43
Морозостойкость кладки, которая характеризуется количеством циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии до разрушения структуры материала, различают марки по морозостойкости от 10 до 300 циклов, самые распространенные в строительстве каменные материалы имеют марки по морозостойкости 10, 25 и 50.
Стадии НДС кладки:
1 стадия – без видимых следов повреждения N < [Nтр] – нагрузка, действующая в кладке, не достигла нагрузки, при которой произойдет появление первых трещин (нагрузки трещинообразования). Nтр=0,4Nр – при известковом кладочном растворе;
Nтр=0,6Nр – при цементно-известковом кладочном растворе;
Nтр=0,8Nр – при цементно-песчаном кладочном растворе.
2 стадия – появление отдельных вертикальных трещин
N = [Nтр] – трещины появляются там, где имеется хотя бы один из факторов: неравномерное сцепление раствора с камнем; неравномерные деформации;
концентрация напряжений в вертикальных швах.
Деформации 2 стадии стабилизируются во времени.
3 стадия – развитие вертикальных трещин и появление новых
[Nтр] < N <[Nр] – в развитием трещин кладка разбивается на отдельные столбики, которые оказываются работающими на внецентренное сжатие.
Стадия соответствует неудовлетворительному техническому состоянию. Деформации 3 стадии не стабилизируются во времени, необходимо разгрузить кладку и выполнить ее усиление.
44