Белгород, Белгородская область, Россия
аспирант
Белгородская область, Россия
ГРНТИ 67.03 Инженерно-теоретические основы строительства
ББК 38 Строительство
Благодаря своим хорошим физико-механическим свойствам искусственные бетонные камни высотой 200–300 мм сейчас широко применяются при строительстве наружных и внутренних стен мало- и многоэтажных гражданских зданий, существенно потеснив традиционный керамический и силикатный кирпич. Из пустотелых керамзитобетонных и полнотелых ячеистобетонных камней автоклавного изготовления возводят более 65 % стен таких зданий. Учитывая низкую теплопроводность, их применяют для устройства однослойных наружных несущих стен малоэтажных и самонесущих стен многоэтажных и высотных зданий, опирающихся на перекрытия. Более широкое применение новых наиболее эффективных ячеистобетон-ных материалов автоклавного изготовления, являющихся наиболее действенными для снижения материалоемкости нашего строительства, сдерживается отсутствием достоверной и физически обоснованной теории сопротивления и удовлетворительной нормативной методики расчета их кладки.
сопротивление сжатию кладки, центральное сжатие, прочность при внецентренном сжатии, изгибающий момент, кладка из ячеистобетонных камней
Рекомендуемые нормами [1] и отдельными стандартами [2, 3] применяемые на практике методы ее расчета разрознены по форме и существу, противоречивы и несовершенны. Даже по самому главному фактору – расчетному сопротивлению кладки при сжатии R в официальных документах [1, 2, 3] единства их количественной оценки нет.
Так, если для камней различной прочности на сжатие классов от В 1,5 до В 15 на растворах марок от М 25 до М 100 расчетное сопротивление кладки R по Стандартам [2, 3] в среднем на 15-20 % больше, чем по нормам [1], то по сравнению с результатами, получаемыми по известной зависимости проф. Л И. Онищика [4], на которой основаны нормы [1], такие превышения являются более значительными (50–75 %).
Существенное снижение расчетных сопротивлений кладки R из таких камней по зависимости проф. Л.И. Онищика [4].
, (1)
где 
и 
– сопротивление сжатию, соответственно, камня и раствора, а коэффициент конструктивного качества камня определяется по еще одной эмпирической зависимости:
A = 
, (2)
можно объяснить неточностью большого количества эмпирических коэффициентов (а ; б ;
; m и 
)
поскольку в годы ее создания массового производства ячеистобетонных камней автоклавного изготовления не было, но занижение расчетных сопротивлений кладки по нормативной методике [1] по сравнению с данными стандартов [2, 3] объяснить трудно.
Если по нормативной методике [1] центрально сжатая кладка в действительности есть и ее расчеты осуществляются по простой и хороша знакомой для пользователей, короткой формуле:
(3)
где 
– коэффициент, учитывающий влияние нагрузки 
и определяемый по зависимости
(4)
при 
=0 , а индексы 
обозначают, соответственно, коэффициент продольного изгиба и площадь поперечного сечения элемента , то по стандартам [2, 3] такого нагружения и деформирования кладки из ячеистобетонных камней нет и она всегда работает в условиях внецентренного сжатия.
При этом, расчетные формулы стандартов [2, 3] кардинально и по форме и по существу отличаются от расчетной зависимости норм [1] для внецентренно сжатой кладки. Так, по стандарту [2] прочность кладки из ячеистобетонных камней при внецентренном сжатии от вертикальных нагрузок и изгибающих моментов определяется по формуле:
(5)
Где индексы обозначают, 
-коэф. условий работы, учитывающий длительность действия нагрузки и равный 0,85; 
-коэф. условий работы для неармированных конструкций и равный 0,9; 
-коэф. условий работы, учитывающий влажность камней более 25 % и равный 0,85 ; 
-масштабный коэф. для столбов и простенков площадью сечения менее 0,3 м2 за вычетом длины площадок для опирания перемычек и равный 0,8; b – ширина простенка ( за вычетом длины площадок для опирания перемычек) и h – толщина стены.
В зависимости (5) коэффициент продольного изгиба элемента при внецентренном сжатии определяется по формуле:
, (6)
где
– такой же коэф. для всего сечения в плоскости действия изгиба ;
– аналогичный коэф. но только для сжатой части этого сечения;
– сумма случайного (0,02 м) и моментного (M/Nn) эксцентриситетов, где M – изгибающий момент от перекрытия и ветровой нагрузки, а N - сумма всех вертикальных нагрузок.
По Стандарту [3] такая формула для определения прочности кладки при внецентренном сжатии содержит такие же многочисленные эмпирические коэффициенты и отличается от аналогичной зависимости Стандарта [2] только заменой простого сомножителя в скобках на другой сомножитель в сложные формы с отрицательным показателем степени
(7)
Однако, по существу зависимость (7) существенно отличается от расчетных формул норм [1] и Стандарта [2], поскольку высота сжатой части поперечного сечении здесь равняется 
. Но это небольшое изменение коренным образом изменяет физическую сторону рассматриваемoro явления. Если нормативная методика [1] и Стандарт [2] в сжатой зоне принимают прямоугольную эпюру сжатия и наделяют ячеистый бетон свойствами упруго-пластичности, то Стандарт [3] уже рассматривает другой материал, а именно упругий с треугольной эпюрой сжатия в предельном состоянии.
Стандарты [2, 3] вообще не учитывают влияние краевого эффекта на повышение сопротивления материала при внецентренном сжатии , которое в нормативной методике [1] отражается сомножителем 
, повышающим несущую способность элемента до 45 %.
(8)
Но в отличие от нормативной методики [1], Стандарты [2,3] дают расчетные формулы сопротивления внецентренному сжатию армированной кладки из ячеистобетонных камней путем замены расчетного сопротивления неармированной кладки 
на 
, определяемого по зависимости:
, (9)
где 
– процент объемного армирования, а 
– соответственно, объемы арматурных сеток и кладки. При этом максимальное значение 
ограничивается величиной 1,24R, a процент косвенного армирования-значением 0,3 %. Этот подход Стандартов [2,3] является чисто эмпирическим в связи отсутствием соответствующего теоретического решения, но и отличается от нормативного [1] отсутствием учета влияния величины относительного эксцентриситета при назначении сопротивления 
, который присущ нормативной методике [1] при расчете кладки из камней высотой до 150 мм при внецентренном сжатии.
Такой диссонанс в теории работы и методиках расчета, действующих официальных нормативных материалах, вносит неразбериху в дальнейшее исследования, проектирование и применение конструкций из эффективного ячеистого бетона. Да и в отличие от СНиП и нормативной методики [1] Стандарты [2, 3] обозначают элементы из ячеистого бетона высотой 200–300 мм не камнями, а блоками.
Анализируя аналитические решения опубликованных в последнее время работ других исследований [5, 6, 7], где изучали сопротивление и работу неармированных и армированных кладок из ячеистобетонных камней при сжатии, следует отметить, что в них не поднимались вопросы теоретического решения сопротивления кладок из таких материалов, а лишь осуществлялись попытки нахождения других уточняющих эмпирических коэффициентов для общеизвестных формул проф. Л.П. Онищика [4] и нормативной методики [1]. Однако добиться более общих и более точных коэффициентов для этих решений пока не удалось.
На основании вышеизложенного необходимо отметить, что состояние теории сопротивления и методики расчета кладки из эффективных ячеистобетонных элементов при сжатии оставляет желать много лучшего и возможно лишь на основании других физически обоснованных теоретических решений и предпосылок.
1. СНиП 11-22-81 «Каменные и армока-менные конструкции. Нормы проектирова-ния». М., Стройиздат, 1983, 61 с.
2. СТО 501-52-01-2007 Стандарт органи-зации. Проектирование и возведение ограж-дающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в Российской Федерации. М., Ассоциация Строителей России, 2007, 41с.
3. СТО НААГЗ.1-2013 Стандарт органи-зации. Конструкции с применением автоклав-ного газобетона в строительстве зданий и со-оружений. Правила проектирования и строи-тельства, Национальная Ассоциация произво-дителей автоклавного газобетона, 2013, 171с.
4. Онищик Л.И. Каменные конструкции. Госстройиздат, М., 1939, 208с.
5. Гойкалов A.Н. Прочность и деформа-тивность сжатых элементов кладки из мелких ячеистобетонных блоков с косвенным арми-рованнем. Автореферат диссертации на соис-кание ученой степени канд. техн. наук, Воро-неж, 2005, С. 4-12.
6. Долев A.A. Эффективные клеевые композиции для омоноличивания стеновых блоков». Автореферат диссертации на соиска е ученой степени канд. техн. наук. М., 2003. С. 5-13.
7. Дегтев И.А., Донченко О.М., Тарасен-ков В.И. Прочность и деформативность ка-менной кладки при силовом сжатии. Белго-род: Изд-во БГТУ, 2015, 174 с.
