При работе на срез кирпичной кладки, как и при работе на растяжение, различают два случая: срез по неперевязанному шву (R’’СР) и срез по перевязанному шву (R’СР).
Первый случай - плоскость среза проходит по шву. Разрушение происходит тогда, когда срезывающая сила преодолеет касательное сопротивление сцепления раствора с камнем. Таким образом, в этом случае расчет временного сопротивления кладки на срез равно:
R’’СР = Т= 2S = 6/(1+25/R2) кг/см2
Наличие нормальных сил, сжимающих кладку, усиливает сопротивление шва срезу.
В предельном случае может оказаться, что сила трения больше силы сопротивления шва срезу. Тогда выгоднее производить расчет конструкции по формуле:
H ≤ Nf/km,
где H - горизонтальная сила; N - нормальная сила; f - коэффициент трения, принимаемый для данного случая 0,7 (камень по раствору); km - коэффициент запаса при расчете на трение 1,5 - 2,0.
Коэффициент запаса и принимается 1,5 или 2,0 в зависимости от ответственности отдельных случаев расчета. Если сила трения должна обеспечивать конструкцию только от перемещения, причем перемещение не грозит разрушением конструкции, то принимается коэффициент запаса 1,5. Например при расчете на сдвиг стены подвального этажа по подошве под действием давления земли принимается коэффициент 1,5.
Коэффициент 2 принимается тогда, когда наличие достаточной силы трения обеспечивает прочность и устойчивость сооружения в целом или отдельных его конструкций и при преодолении ее может произойти разрушение. Примерами могут служить: арка, у которой распор гасится в пяте силами трения; передача ветрового давления от передней стены на заднюю через перекрытия и др.
В прошлом, когда применялись только известковые растворы, дающие плохое сцепление шва с кирпичом или камнем, в устоях и контрфорсах при больших горизонтальных силах иногда для повышения прочности кладки на срез применялась кладка с наклонными швами (рис. 1). В такой кладке увеличивается угол между направлением усилий и плоскостью швов, что создает более благоприятные условия работы шва на срез. Такой прием может быть использован и в современном строительстве в случаях, когда кладка ведется на слабых растворах.
Рис. 1. Кладка устоя с наклонными швами для повышения сопротивления срезу
Второй случай среза - плоскость среза проходит не только по швам, но и через отдельные кирпичи или камни.
В кладке из кирпича и камней правильной формы расчет кладки на срез производится с учетом системы перевязки. Как уже отмечалось, сопротивление вертикальных швов срезу не принимается во внимание и расчет производится по фактическому сечению кирпича или камня. Так как стандартами на кирпич и камни не предусмотрено нормирование прочности на срез, то следует считаться с возможностью показателей значительно более низких, чем средние. Поэтому расчет с обычным трехкратным запасом можно производить, только ориентируясь на низшие показатели, доходящие до 0,5 от средних. По отношению к средним данным, приведенным в таблице (см. Виды бетонных камней, рис. 2), допускаемые напряжения должны составлять в этих данных. Расчетное сечение принимается нетто, т. е. за вычетом площади вертикальных швов, по плоскости которых может произойти срез.
Вертикальные швы бутовой кладки имеют неправильную форму, поэтому даже при недостаточном сцеплении раствора с камнем оказывают сопротивление срезу. Плоскость среза проходит по сечению отдельных камней и частично по раствору. Следовательно, сопротивление срезу бутовой кладки зависит как от прочности камня, так и от прочности раствора. Но общая величина сопротивления бутовой кладки срезу значительно меньше, чем в кирпичной кладке.
Случаи чистого среза кладки в практике строительства встречаются редко. Примерами могут служить кронштейны и консоли, выполненные напуском кирпича или камня, а также ступенчатые подушки фундаментов. Для повышения сопротивления срезу в перевязке этих конструкции должны преобладать тычковые ряды.
Нужно отметить, что помимо среза кирпичной кладки, такие конструкции работают одновременно и на изгиб, так как точка приложения силы несколько удалена от плоскости стены. При этом слабым местом чаще оказывается не сопротивление кладки срезу, а сопротивление верхнего ряда растяжению при изгибе.
Вследствие изложенного каменные консоли рассчитываются на срез и на изгиб. Ввиду большой высоты по сравнению с плечом силы для этих конструкций элементарный расчет по формулам сопротивления материалов является условным.
