3. Стадии работы кладки при осевом сжатии. Факторы, влияющие на прочность кладки. Предельная прочность кладки на сжатие.

1. Работа до появления трещин (50% от разрушающей) – нормальная эксплуатация.

2. Появление небольших трещин в отдельных кирпичах (50-70%)

3. Появление вертикальных трещин, пересекающих несколько рядов кладки (80-90%)

4. Разрушение кладки от потери устойчивости ввиду ее полного разрушения

Предельная прочность кладки на сжатие R_u всегда меньше прочности камня R_к, какой бы высокой прочности ни был раствор R_u=K_k * R_к, где К_к – конструктивный коэффициент (кирпич 0,5-0,6, бутов. – 0,15-0,25)

Местное сжатие (смятие) – имеет место в том случае, когда сжим. напряжение передается не по всей площади кладки, а только по ее части.

Предел прочности загруженной части кладки при местном сжатии тем выше предела прочности при равномерном сжатии, чем меньше площадь смятия А_с по сравнению с расчетной площадью сечения А.

Различают два вида сцепления – нормальное и касательное. При этом касательное сцепление в 2 раза больше нормального T=2*S.

В соответствии с нормальными и касательными напряжениям различают 2 вида растяжения кладки: по неперевязанным сечениям, по перевязанным сечениям.

4. Деформативные свойства кладки, модуль деформаций.

Для идеально упругих тел зависимость между напряжениями s и относительными деформациями e выражается в соответствии с законом Гука прямой линией, отношение s / e постоянно, называется оно модулем упругости Е_упр = s / e = const

Кладка из-за неоднородности не является упругим материалом и поэтому зависимость σ-ε криволинейная.

Полные деформации состоят из упругих ε_у и неупругих ε_пл. Причем доля пластичных (необратимых) деформаций с увеличением нагрузки возрастает.

Модуль упругости E – переменный, постоянную величину имеет в начале к координат до 0,2R_u

Начальный модуль деформации E₀, определяется по следующей зависимости E₀= α*R_u, где альфа – упругая характеристика кладки, принимаемая по СНиП 2-22-81*.

Модуль деформации при эксплуатационных нагрузках 0,3-0,5R_u, для упрощения E=0.8E_0.

При действии длительных нагрузок в кладке развиваются деформации ползучести, рост которых наблюдается в первые несколько месяцев.

5. Работа кладки при центральном сжатии и ее расчет.

При центральном сжатии напряжения равномерно распределяются по сечению элемента. Несущая способность таких элементов зависит не только от прочности кладки, но и от гибкости элементов. Для элементов с малой гибкостью из условия равновесия усилий на вертикальную ось можно записать условие прочности:N = R_u A, R_u – предел прочности кладки

Расчет элементов неармированных каменных конструкций при центральном сжатии следует производить по формуле: N £ т_gj RA, где R — расчетное сопротивление сжатию кладки, определяемое по таблицам СНиП (2-9) как R = R_ug_c / k; j — коэффициент продольного изгиба; т_g — коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки.

Коэффициент продольного изгиба j для элементов постоянного по длине сечения следует принимать в зависимости от гибкости элемента l_i = l₀ / i или прямоугольного сплошного сечения при отношении l_h = l₀ / h и упругой характеристики кладки a, принимаемый по табл. 15 СНиП.

Расчетные высоты стен и столбов l₀ при определении коэффициентов продольного изгиба j в зависимости от условий опирания их на горизонтальные опоры следует принимать:

а) при неподвижных шарнирных опорах l₀ = Н ( а);

б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролетных зданий l₀ = 1,5H, для многопролетных зданий l₀ = 1,25H ( б);

в) для свободно стоящих конструкций l₀ = 2Н (в);(рис)

Значения коэффициентов j и т_g для стен и столбов, опирающихся на шарнирные неподвижные опоры при расчете сечений, расположенных в средней трети высоты l₀ следует принимать постоянными, равными расчетным значениям j и т_g, определенным для данного элемента. При расчете сечений на участках в крайних третях l₀ коэффициенты j и т_g увеличиваются по линейному закону до единицы на опоре.