Пружна характеристика кам’яних кладок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Будівництво з такого матеріалу, як цегла, на сьогоднішній день все ще не втратило своєї актуальності і практикується у багатьох видах будівель. Цегляна кладка має цілий ряд переваг, які змушують різних забудовників звертатися до даного будівельного матеріалу. З цегли будуються як приватні будинки, так і офісні будівлі, як багатоповерхові будівлі, так і заміські котеджі. І поява нових матеріалів не відтіснило цей елемент з будівельного ринку.

Цегла користується великою популярністю в будівництві і становить сильну конкуренцію всім будівельним матеріалам. І не дивно, адже будівлі та споруди з цегли мають високу міцність.

Цегла має солідний список характеристик, розрахунком яких займаються інженерні групи. Знання характеристик обов'язково для початку будівельних робіт.

1. Визначення модуля пружності

Більш детально розглянемо про модуль пружності цегляної кладки при короткочасних і тривалих навантаженнях.

Рис.1 Схема дослідження модуля пружності: досвід з динамометром

Рис. 2 Схема дослідження модуля пружності: графік поведінки пружини.

Перш за все треба визначитися з теоретичною частиною даного питання. Ця характеристика розраховується по-різному для різних матеріалів, так як величини, що входять у формулу розрахунку, для кожного з матеріалів відрізняються. Модуль пружності - це здатність матеріалу чи речовини деформуватися при застосуванні до нього сили або тиску. Причому деформація в даному випадку мається на увазі тільки пружна. Вона не є постійною і зникає або відразу ж після припинення тиску або застосування сили, або через деякий час.

Як вже було сказано раніше, модуль пружності - це кілька величин, кожна з яких розраховується за певними правилами, властивим тому чи іншого матеріалу. Розрізняються три основних модулі: Юнга, зсуву та об'ємної пружності.

2. Розрахунок кладки цегли

Модуль пружності, який передбачає цегляна кладка, розраховується за спеціальною формулою, значення якої можна знайти в спеціальних таблицях, зробивши деякі вимірювання.

Рис.3 Чотири стадії напруженого стану кам'яної кладки при стиску.

Формула розрахунку має два різновиди. Перша з них призначена для неармованої цегельної кладки, а друга - для кладки з армуванням, виконаним повздовжнім способом. Ось ці формули:

Е0=aRu;

Е0=aRsku.

Значення a - це пружна характеристика. Ця величина береться зі спеціальних розрахункових таблиць, дані з яких будуть приведені трохи пізніше.

Ru - це опір, що виявляється у відповідь на стиск кладки. Опір це тимчасове. Це значення розраховується за формулою:

Ru = kR.

Значення R є опором стиску кладки, яке визначається по спеціальній таблиці. Коефіцієнт k визначається наступним чином. При застосуванні цеглин і каменів з рваного буту і бутобена він дорівнює 2,0. При використанні блоків пористого бетону -2,5.

Тепер розберемо другу формулу для кладки з поздовжнім армуванням. Величина Rsku є опором стисненню (тимчасового) цегельної армованої кладки. Причому проводиться дане стиснення на висоті не більше 1,5 м.

Існує два види формул. Перша з них виробляє розрахунки для поздовжньої арматури, а друга - для сітчастої. Ось ці формули:

де м - величина, що виражається у відсотках, на яку заармована кладка. Дана величина розраховується так:

де Аs - площа перерізу арматури, а Ak - площа перерізу кладки.

3. Табличні значення

Рис.4 Пружна характеристика кладки б (згідно Сніп II-22-81 (1995)).

Перейдемо до розбору табличних значень такої змінної, як пружна характеристика, що залежить від марки розчину і його міцності. Цей показник залежить і від виду кладки. Розглянемо ці залежності і визначимо деякі закономірності. Також у цій частині буде розглянуто деякі уточнення та доповнення, які були внесені в офіційні документи, що регулюють розрахунок модуля пружності цегляної кладки.

Види кладок поділяються на 9 груп, кожна з яких вимагає для себе певного рівня пружної характеристики. Ця характеристика, як вже було сказано, залежить від марки розчину, застосованого до кожного виду кладки, і від його рівня міцності. У документах зазначено кладки з 6 видів каменів і 3 видів цегли.

4. Пружна характеристика

Рис.5 Зчеплення розчину швів з каменем: а) нормальна; б) дотичне.

Для порівняння наведемо показники для одного виду кладки з самого важкого каменя і всіх видів кладки з цегли:

1)Кладка з великих важко бетонних блоків, де використані важкі заповнювачі. Кладка з важкого природного каменю. При марках розчину від 25 до 200 пружна характеристика подібної кладки складає 1500. При марці розчину 10 характеристика складає значення в 1000 одиниць. Розчин марки 4 дає пружну характеристику в 750 одиниць. Залежність «міцність розчину - пружна характеристика» виглядає наступним чином: 0,2 - 750, 0 - 500.

2)Кладка з глиняної цегли, вироблена шляхом пластичного пресування. Дана цегла може бути як порожнистою, так і повнотілою. Співвідношення пружної характеристики і марки розчину для такої кладки виглядає наступним чином: 25-200-1000, 10-750, 4-500. Що стосується співвідношення міцності розчину і розглянутої величини, то воно таке: 0,2 - 300, 0 - 200.

3)Кладка з повнотілої та порожнистої силікатної цегли. При використанні розчину марки 25-100 пружна характеристика становитиме значення в 750 одиниць, при марці 10 - 500, а при марку розчину 4 - 350. Вплив міцності розчину на аналізований показник визначається наступним співвідношенням 0,2 - 350, 0 - 200.

Рис.6 Руйнування: а) по неперевязанному перерізу; б)по перевязанному перерізу; перетин 1-1 - руйнування по швах кладки; переріз 2-2 - руйнування з розривом цеглин.

4)Кладка з глиняної цегли, вироблена шляхом напівсухого пресування. Дана цегла може бути повнотілою, так і пустотілою. Для марок розчину в 25 - 200 і 10 значення пружної характеристики буде однаковим - 500. Для марки розчину 4 значення зменшується до показника в 350 одиниць. Визначення пружності при відомій міцності розчину проводиться за таким же алгоритмом, як і з описаним вище видом кладки.

Потрібно сказати, що зазначені тут особливості співвідношення величин поширюються не тільки на цегляні кладки, але і на віброкирпичні панелі. Найбільш пружними вважаються кладки із бутобетону. Для них пружна характеристика не розраховується, а приймається за постійну. Вона складає 2000 одиниць.

5. Застосування модуля деформації

Рис.7 Графік функції початкового модуля деформації кладки Е

Модуль деформації є похідним від модуля пружності. Цей показник застосовується при розрахунках в будівництві і є дуже важливим, так як відповідає за міцність і довговічність всіх конструкцій. Далі будуть описані основні ситуації, коли даний показник вираховується.

В першу чергу цей розрахунок конструкцій для визначення їх запасу міцності при зусиллі, яке додається до них за допомогою стиснення, що виробляється всіма елементами конструкції. Тобто визначаються зусилля стиснення, які додаються до кладки, наприклад, затяжкою склепінь або ж зовнішніми впливами, в тому числі і природними.

Розраховується цей показник наступним чином:

Е = 0,5Е0,

де Е0 є модулем пружності, тобто початковим показником деформації. Те, як його вираховувати, було показано на самому початку статті. Знаючи ці показники, можна з точністю прорахувати багато характеристик.

Розглянута тут величина застосовується і при розрахунку деформацій, які відбуваються під впливом сил поздовжніх і поперечних, які працюють у невизначених системах статичного характеру. Тут розрахунок ведеться наступним чином:

Е = 0,8Е0.

Як можна бачити, підрахунки практично аналогічні, за винятком постійного числового значення.

цегляний кладка армування деформація

6. Відносна деформація

Рис.8 Відносна деформація: а - цегляний; б - збірний залізобетонний; в - по металевих кронштейнів. 1 - збірні залізобетонні плити; 2 - анкер; 3-анкерна балка; 4 - металевий кронштейн; 6 - штукатурка по сітці; 6-стяжний анкер з муфтою; 7-перекриття; 8-захисний шар розчину.

Є ще одне значення, обчислення якого неможливо без знання модуля пружності. Саме це значення важливо для розрахунку багатьох показників, використовуваних при будівництві з цегли та інших матеріалів, які мають схожу структуру. Мова йде про відносну деформацію, враховує такий фактор, як повзучість. Впізнається цей показник за допомогою формули:

e=v*(у/E0),

де у є напругою, а v - коефіцієнт повзучості, який необхідно враховувати при розрахунку даного параметру.

Даний коефіцієнт для кожного виду цегли має своє певне значення. Воно залежить від багатьох параметрів і показників. У спеціальних документах складені певні таблиці, які дозволяють брати готовий коефіцієнт для кожного виду цегли.

Отже, розглянемо їх:

v = 2,2 - для цегли керамічної, виготовленої методом пластичного або ж сухого пресування;

v = 3,0 - для цегли силікатної, що є як повнотілою, так і пустотілою.

Інші більш високі значення v визначаються для бетонних блоків та інших подібних їм матеріалів.

Список використаних літературних джерел

1. Соколов, Б. С. Исследования сжатых элементов каменных и армокаменных конструкции. Научное издание. / Б. С. Соколов. - Издательство АСВ, 2010. - с. 104.

2. Акіменко І.В Міцність кам'яної кладки при місцевому стисненні/ Магістерська кваліфікаційна робота. - Полтава: ПолтНТУ, 2013. - 88 с.

3. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций к СНиП II-22-81. Каменные и армокамерные конструкции. Нормы проектирования / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 150 с.

4. СНиП ІІ-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат.- 1983. - 40 с.

5. ДБН В.2.6-162:2010 Конструкції будинків і споруд. Кам'яні та армокам'яні конструкції. Основні положення. - К.: Мінрегіонбуд України, 2011. - 98 с.

Размещено на Allbest.ru