Влияние вида камня на прочность кладки

При обычных способах ведения каменной кладки полностью использо­вать сопротивление камня сжатию невозможно, поэтому конструктивный коэффициент А = R ^н_макс  / R ^н₁  < 1. Таким образом, даже при растворах очень высокой прочности (теоретически при R ^н₂ = ∞) в кладке сопротивление камня сжатию полностью не используется. Чем больше отклонение А от 1, тем менее эффективно может быть использована прочность камня при работе его в кладке. На рис. 1,а представлены кривые изменения конструктивного коэффициента А в зависимости от предела прочности камня.  R ^н₁   для различных видов кладок. Анализ кривых позволяет сделать некоторые выводы.

а) Среди кладок из камней правильной формы наиболее плохо используется сопротивление камня сжатию в кирпичной кладке и наиболее хорошо в кладке из крупных блоков. Кладки из обыкновенных бетонных и природных камней занимают промежуточное положение. Такое расположение на графике кривых для различных кладок объясняется влиянием высоты камня. Как было установлено выше, прочность кладки зависит не только от напряжения сжатию, но и от напряжений, возникающих в камне при изгибе, срезе и растяжении. Сопротивление камня изгибу растет с ростом момента его сопротивления, а сопротивление камня вертикальному срезу  и равномерному горизонтальному растяжению пропорционально площади поперечного сечения камня. Так как с увеличением высоты камня возрастают площадь его поперечного сечения и момент его сопротивления, постольку увеличивается и его сопротивление изгибу, срезу и растяжению, что и приводит к повышению степени использования в кладке сопротивления камня сжатию.

б) Наиболее низкое использование прочности камня в кладке из рваного бута. Для бутовой кладки даже при очень низких марках камня конструктивный коэффициент А не превышает  0,3.

Рис. 1. Предел прочности камня 

а - конструктивный коэффициент А для различных кладок в зависимости от марки камня; б - предел прочности кладок в зависимости от марки камня, раствор марки 25,

в - предел прочности кладок в зависимости от предела прочности рас­твора марка кирпича и камня 100;

(1 - кладка из сплошных бетонных блоков; 2 -  кладка из сплошных обыкновенных бе­тонных камней; 3 - кладка из кирпича; 4 - кладка из бута,

5 - кладка из сплошных камней правильной формы при вы­соте ряда 50 см; 6 - то же при высоте ряда 18 – 35 см; то же что 6 но из пустотелых камней;

8 - кладка из камней пра­вильной формы при высоте ряда 6 - 15 см; 9 - кладка из бута (в возрасте 3 мес.)

В том случае когда кладка выполняется не из рваного, а из постелистого бута, прочность кладки повышается в среднем на 50%, а при особо тщательной кладке из отборного постелистого бута с приколом камней — на 100%.

в)  Конструктивный коэффициент кладки из крупных бетонных и пустотелых обыкновенных камней ниже, чем коэффициент кладки из сплошных камней. Снижение конструктивного коэффициента за счет пустот зависит от нескольких причин. Во-первых, пустоты снижают площадь вертикального сечения камня и момент его сопротивления. Во-вторых, наличие сквозных пустот (в камнях без горизонтальных диафрагм) повышает неравномерность растворной постели  и осложняет укладку раствора. В-третьих, при возрастании нагрузки образование трещины в тонких стенках камня между пустотами приводит к быстрому выпучиванию этих стенок и разрушению камня.

По нормам для кладки из крупных бетонных блоков с пустотностью до 20% конструктивный коэффициент А не снижается; при пустотности 21—30% А снижается на 10%, при большей пустотности — на 20 % .

г)  С увеличением прочности камня конструктивный коэффициент А у всех кладок падает. Это объясняется тем, что сопротивление камня изгибу растет не пропорционально росту его сопротивления сжатию, а отстает от него.

Конструктивный коэффициент А по формуле (А = 100+ R ^н₁/100m+ nR ^н₁) принимается для кирпича, удовлетворяющего требованиям стандарта по сопротивлению его сжатию и изгибу. В случае, когда показатели прочности кирпича по изгибу значительно отклоняются от требуемых стандартом, конструктивный коэффициент целесообразно определить по формуле, позволяющей оценить влияние этого отклонения на величину А. Согласно этой формуле 

А = 1,2 / 1 + (R ^н₁  / 3 R ^н_изг) , (1)

где R ^н_изг  - предел прочности кирпича при изгибе.

На рис. 1,б показано изменение прочности кладок при переменной марке камня и постоянной марке раствора 25.