|
|
Каменная кладка, состоящая из
камней и швов, заполненных раствором после его затвердевания, является
монолитным неоднородным упругопластическим телом, обладающим под нагрузкой
особенностями работы составляющих его материалов.
В. А. Гастев в опубликованной в 1924 г. работе осветил эти особенности и показал, что даже при центральном сжатии в кладке камень и
раствор находятся в условиях сложного напряженного состояния — они
одновременно могут быть подвержены вне- центренному сжатию, изгибу,
растяжению, срезу и смятию.
Основными причинами сложного напряженного состояния камня
и раствора в кладке являются:
1. Неоднородность растворной постели камня: даже при особо
тщательном перемешивании раствора возможно неравномер- мое распределение
вяжущего, заполнителя, добавок и воды; всасывающая способность камня и
водоудерживающая способность раствора по плоскости их соприкосновения
неодинакова, вследствие чего увеличивается неоднородность растворного шва; в
процессе твердения раствора происходит неравномерная его усадка (из-за
неодинаковой потери воды по поверхности камня), появляются усадочные
напряжения, которые при неблагоприятных условиях могут вызывать отрыв
раствора от камня, и камень окажется опертым на отдельные участки раствора; в
процессе возведения кладки в большинстве случаев поверхность раствора не
разравнивается так, чтобы полностью соответствовать нижней поверхности камня
и чтобы камень был одинаково прижат к растворной постели, что также создает
участки растворного шва, различные по плотности, прочности и жесткости.
Образование таких участков раствора приводит к концентрации напряжений на
участках с большей прочностью и жесткостью.
Схематически работу камня можно уподобить пластинке,
покоящейся на беспорядочно расположенных и обладающих различной жесткостью
опорах, нагруженной беспорядочно распределенными нагрузками, вызывающими в
камне изгибающие моменты и поперечные силы ( 31, а, б).
2. Различие деформационных свойств камня и
раствора: при сжатии кладки на соприкасающихся горизонтальных плоскостях
камня и раствора из-за трения и сцепления невозможны независимые поперечные
деформации камня и раствора. На этих плоскостях появляются касательные усилия
— более жесткие материалы сдерживают деформации менее жестких. Если жесткость
раствора меньше жесткости камня, в последнем возникают растягивающие
нацряжения, суммирующиеся с растягивающими напряжениями, возникающими при
изгибе, которые могут превзойти сопротивление камня растяжению, что уменьшает
прочность кладки ( 31, в, г). Растягивающие усилия особенно велики для кладок
на растворах низкой прочности.
3. Наличие вертикальных швов в кладке и отверстий
в пустотелых камнях, способствующих концентрации вблизи них напряжений.
4. Неоднородность камней и связанное с этим
различие деформационных свойств самих камней, уложенных в кладку.
5. Неправильная форма камней, обусловливающая
концентрацию напряжений на выступающих частях камней ( 31, д).
|