|
Виды деформаций. В каменных
кладках различают деформации двух основных видов: продольные, развивающиеся,
главным образом, вдоль направления действующих сил, и объемные, развивающиеся
во всех направлениях под влиянием изменения температуры и усадки.
Каменная кладка представляет собою упругопластическое
тело, поэтому, начиная с малых напряжений, в кладках помимо упругих обратимых
деформаций развиваются неупругие остаточные и частично обратимые деформации.
При сжатии кладки продольными силами, кроме продольных,
развиваются соответствующие им поперечные деформации. Силовые деформации в
зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия
подразделяются на следующие виды:
1. Кратковременные упругие, или мгновенные. К этим
деформациям приближаются деформации, протекающие при очень быстром загружении
— в течение нескольких секунд от начала за- гружения до разрушения образца.
При этом зависимость между напряжениями и деформациями приближается к
линейной.
2. Кратковременные деформации, полученные в
лабораторных условиях в течение 1 ч при поэтапном загружении равными
ступенями нагрузки до разрушения образца.
3. Деформации длительного действия нагрузки (даже
в течение нескольких лет).
4. Деформации от многократно повторяющегося
действия нагрузки.
Деформации большинства каменных материалов незначительны.
Основную долю деформаций кладки составляют деформации раствора в швах кладки.
В кладках из кирпича и стеновых камней, имеющих большое количество
горизонтальных швов, деформации больше, чем в крупноблочных кладках.
Деформации кладки на слабых растворах увеличиваются, особенно с ростом
толщины горизонтальных швов. Деформатив- ность кладок на прочных растворах зависит
в основном от количества контактных прослоек между камнем и раствором шва, в
которых не обеспечивается равномерное распределение напряжений. Деформациям
кладки вдоль действия продольных ей л способствуют усадочные деформации
раствора, быстро нарастающие в начальный период его твердения, длительное
действие нагрузки, а также постепенное разрушение материалов, составляющих
кладку.
Для определения деформативных свойств кладки в
лабораторных условиях испытывают на центральное сжатие образцы- столбы по методике,
описанной в параграфе 19. По результатам этих испытаний устанавливают для
данного вида кладки зависимость между напряжениями и деформациями, на
основании которой определяют основные деформативные характеристики кладки
(начальный модуль деформации, модуль деформации, упругую характеристику
кладки и др.).
Деформации при однократном загружении кратковременной
нагрузкой и модуль деформации.
Неупругие деформации в течение некоторого периода времени
после разгрузки частично восстанавливаются. Эта восстановленная часть
деформаций называется деформацией упругого последствия.
Если испытываемый образец загружать по этапам нагрузками,
составляющими некоторую часть от предварительно определенной разрушающей
нагрузки, и замерять деформации на каждом этапе сразу после приложения
нагрузки и после выдержки, зависимость а~/(е) имеет вид, показанный на 42.
Деформации, измеренные непосредственно после приложения нагрузки, — упругие,
связанные с напряжениями линейным законом, а деформации, развивающиеся в
период выдержки под нагруз
кой, — неупругие, увеличивающиеся с ростом напряжений и представленные
на диаграмме в виде горизонтальных площадок. При большом числе ступеней
загружения зависимость между напряжениями и деформациями может иметь вид
плавной кривой.
(22)
Из 42 следует, что упругие деформации кладки
соответствуют мгновенной скорости загружения образца, а неупругие деформации
развиваются во времени и зависят от скорости загружения образца, причем с
увеличением скорости загружения при одном и том же напряжении неупругие
деформации уменьшаются.
Величины, вычисляемые по формулам, полученным на основе
экспериментальных данных при определенном режиме исследования, могут давать
отклонения в реальных условиях загружения конструкций, так как неупругие
деформации
зависят не только от напряжений, но и от режима загружения.
При этом следует отметить, что начальный модуль деформаций (модуль упругости)
Ео — Еу кладки не зависит или мало зависит от режима загружения.
В соответствии с изменением скорости загружения
зависимость сг—е может быть представлена кривой, которая расположена в
пределах поля деформаций. Поле деформаций ограничено слева кривой мгновенных
(упругих) деформаций, справа — предельных полных деформаций (при ^-^оо) и
сверху — кривой зависимости пределов прочности от длительности приложения
нагрузки.
Деформации при многократно повторном действии нагрузки.
Многократные повторения циклов загружения и разгрузки кладки до напряжений
ад< Л приводят к постепенному накоплению неупругих деформаций — деформаций
ползучести еПл. Рхли Од< <аТр, прирост остаточных деформаций при
многократном повторном действии нагрузки быстро прекращается. При этом
тангенс угла наклона к выпрямляющейся кривой разгрузки фр характеризует
модуль деформаций при повторных нагрузках £р. По величине Ev
приближается к начальному модулю деформаций — модулю упругости ( 46)
При напряжениях оа^отр после некоторого числа циклов
нагрузки — разгрузки неупругие деформации начинают неограниченно расти и
образец разрушается (см. 45).
Деформации усадки зависят от материалов, составляющих
кладку. Деформации кладки из глиняного обожженного кирпича незначительны и не
учитываются при расчете.
Для кладок из силикатного кирпича и из камней тяжелого или
легкого бетона на цементном или силикатном вяжущем £ус — 3-Ю-4; для
кладки из автоклавного ячеистого бетона еус = 4-10~4; из неавтоклавного
ячеистого бетона гУс = 8-10~4.
Коэффициент трения. При расчете кладки на срез (сдвиг) по
неперевязанным сечениям, испытывающим нормальные сжимающие напряжения,
необходимо учитывать силы трения, препятствующие срезу кладки. Эти силы прямо
пропорциональны нормальным сжимающим напряжениям и зависят от коэффициента
трения f. В свою очередь, коэффициент трения зависит от вида материала и
состояния соприкасающихся поверхностей.
|