Растяжение Кладки

Различают два случая работы кладки на растяжение, показанные на рис. 1. В первом случае при вертикальной растягивающей силе разрушение происходит по шву; силе растяжения кладки сопротивляется только нормальное сцепление шва с кирпичом. Этот случай называется растяжением по неперевязанному шву. Временное сопротивление для этого случая обозначается через R’’РАСТ и равно нормальному сцеплению:

R’’_РАСТ= S=3/(1+25/R₂) кг/см2.

Следует отметить, что осевое растяжение по неперевязанному шву в практике конструирования почти не встречается. Полученная величина RРАСТ имеет значение только для растянутой зоны при внецентренном сжатии и изгибе.

Во втором случае при горизонтальном действии силы сечение, по которому может произойти разрушение, проходит по швам и по целому кирпичу. Такой вид работы кладки называется разрушением по перевязанному шву и временное сопротивление растяжению обозначается через R’_РАСТ. При слабых растворах и при прочных растворах в ранних возрастах разрушение происходит по штрабе. Как уже отмечалось, сопротивление вертикальных швов не учитывается и все сопротивление конструкции определяется сопротивлением горизонтальных швов срезу или величиной касательного сечения Т. Для определения величины сопротивления кладки разрыву по перевязанному шву необходимо подсчитать общую площадь всех горизонтальных швов в штрабе, по которой происходит разрыв, и эту площадь умножить на единичное сопротивление Т.

Рис. 1. Два случая растяжения кладки: а - растяжение по неперевязанному шву (І-І); б - растяжение по перевязанному шву (II-II)

Для приведения такого сложного расчета к расчету по обычному поперечному сечению F воспользуемся коэффициентом продольной перевязки μ, который представляет собой отношение средней глубины штрабы в высоте ряда кладки. Для цепной перевязки μ=1, для американской из целого кирпича μ=1,4. При выкладке забутки в американской кладке из половняка принимается также равных единице. Пользуясь коэффициентом μ, можно в каждом ряду площадь горизонтальных швов, по которым происходит срез кладки, выразить через поперечное сечение одного ряда кладки, умноженное на коэффициент μ, а суммарную площадь всех горизонтальных швов F’, которые срезаются при разрыве, через μF, где F - поперечное сечение кладки. Тогда разрушающая сила Q выразится так:

Q=μFT

Деля ее на F, получаем среднее временное сопротивление растяжению кладки по перевязанному шву R’_РАСТ:

R’_РАСТ=μT=2μS

Для кирпичной кладки, в которой не предъявляется специальных требований о применении только целого кирпича, принимаем μ=1 и получаем:

R’_РАСТ=2S=6/(1+25/R) кг/см2

Для других видов кладки устанавливается своя величина μ как отношение глубины зуба штрабы в высоте ряда кладки. Осевое растяжение кладки по перевязанным швам встречается на практике в работе круглых кирпичных и каменных резервуаров, силосов и т. п.

При работе кладки из слабого кирпича на разрыв по перевязанному шву может оказаться слабым местом не ступенчатый шов, а кирпич. Сопротивление на разрыв кирпича составляет ⅓ R_ИЗГ по табл. 3. В сечении кладки по перевязанному шву, если исключить через ряд вертикальные швы, почти не создающие сопротивления разрыву, мы получим, что работающее на разрыв сечение кирпича составляет 1), всего сечения. Отсюда получаем временное сопротивление кладки растяжению по кирпичу вдвое меньше сопротивления разрыва отдельного кирпича. Это дает

R’’’_РАСТ = ⅙ R_ИЗГ

При работе кладки на изгиб (показанное на рис. 2) и на внецентренное сжатие при больших эксцентриситетах происходит разрушение в растянутой зоне. При этом временное сопротивление, так же как и при осевом сжатии, определяется сцеплением раствора с камнем и, следовательно по величине не должно отличаться от выведенных выше значений. Однако при расчете на изгиб, ввиду того что кладка не следует закону Гука, мы получаем криволинейную эпюру напряжений и, следовательно обычные формулы сопротивления материалов неприменимы без соответствующих поправок. Пользуясь формулами сопротивления материалов, мы получаем большую, чем в действительности, величину напряжений. Таким образом мы должны или ввести поправочный коэффициент в формулы для определения напряжений при изгибе, или же, пользуясь формулами без поправочного коэффициента, ввести условное повышенное сопротивление и соответствующие ему допускаемые напряжения при изгибе.

Рис. 2. Испытание кирпичной кладки на изгиб

Нормы составлены до второму принципу, т. е. имеют две группы допускаемых напряжений: действительные для осевого растяжения и условные повышенные для изгиба и внецентренного сжатия. Среднее значение поправочного коэффициента составляет 1,7. В нормах в запас прочности поправочный коэффициент принят 1,5.

Разрушение кладки от главных растягивающих напряжений при изгибе происходит по косому направлению по ступенчатой трещине. Временное сопротивление скалыванию RГЛ, при изгибе имеет среднюю величину между S и T и принимается по формуле:

R_ГЛ=(S+T)/2=1,5S

Ввиду малой надежности работы кладки на растяжение по неперевязанному шву мы во всех случаях должны обеспечить определенный запас прочности и устойчивости конструкции также и на случай полного нарушения сцепления раствора с камнем. Подробнее об этом говорится в третьем случае внецентренного сжатия.