MECHANISM OF THE FORMATION OF CRACKS IN THE BRICK VENEER OF THE EXTERIOR WALLS WITH FLEXIBLE TIES UNDER TEMPERATURE INFLUENCES

On the basis of the carried out experimental and numerical studies, the mechanism of crack formation in the masonry of the face layer with flexible ties under temperature influences has been established. Experimental studies were carried out for five years on a floor-high fragment of a building formed by external three-layer walls resting on a monolithic reinforced concrete slab. Numerical studies were carried out using the author's specialized program for calculating masonry structures, which implements the finite element method, taking into account structural nonlinearity. The program was verified by comparing the calculation results with the experimental data, as well as at the stage before the formation of cracks using the LIRA-SAPR program. It is shown that, depending on the ratio of the tensile strength of the masonry along the vertical joints and the cut along the horizontal mortar joints, different variants of crack development are possible. Vertical cracks, like expansion joints, reduce tensile and shear stresses. Cutting the masonry along the horizontal mortar joint at the base of the wall leads to a reduction in the length of the area of influence of the floor slab. Together, this leads to a decrease in the level of tensile and tangential stresses and damping of the crack propagation process. At the top of the wall, the effect of the floor slab on the stress-strain state of the masonry is relatively small and the temperature deformations there are close to free. This made it possible to apply a simplified methodology for assessing the crack opening width. A method is proposed for calculating the facing layer masonry for temperature effects and for assigning distances between vertical expansion joints.

three-layer walls with flexible ties, front layer of masonry, joint work of masonry and floor slabs, stress-strain state, thermal deformations, width estimation method opening cracks

1. Деркач В.Н., Демчук И.Е., Орлович Р.Б. Механизм повреждаемости ненесущей облицовки многослойных каменных стен // Строительство уникальных зданий и сооружений. №3 (54). 2017. С. 63-70

2. Зимин С.С., Корсун В.И. Экспериментальные исследования температурных деформаций лицевого слоя многослойных наружных стен при одностороннем замораживании // Лолейтовские чтения-150. Современные методы расчета железобетонных и каменных конструкций по предельным состояниям. Под редакцией А.Г. Тамразяна. Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (Москва). 2018

3. Орлова Н.С., Улыбин А.В. Проблемы расчета кирпичной облицовки облегченных стен на температурные воздействия // В сб.: Региональные аспекты развития науки и образования в области архитектуры, строительства, землеустройства и кадастров в начале III тысячелетия: материалы V Международной научно-практической конференции: Комсомольский-на-Амуре государственный университет. 2018. С. 230-234

4. Орлович Р.Б., Деркач В.Н., Зимин С.С. Повреждение каменного лицевого слоя в зоне сопряжения с железобетонными перекрытиями // Инженерно-строительный журнал. 2015. №8(60). С. 30-37

5. Орлович Р.Б., Деркач В.Н. Сопряжение лицевого слоя сплошных каменных стен с плитами перекрытий // Промышленное и гражданское строительство. 2011. №11. С. 60-63

6. Орлович Р.Б., Зимин С.С., Рубцов Н.М. О работе облицовочного каменного слоя наружных стен каркасно-монолитных зданий при силовых воздействиях // Строительство и реконструкция. 2014. № 4 (54). С. 26-30

7. Шапиро Г.И., Коровкин В.С. К вопросу о напряженно-деформированном состоянии жилых и общественных зданий при температурных воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 12. С. 5-8

8. Ищук М.К., Зуева А.В. Исследование напряженно-деформированного состояния лицевого слоя из кирпичной кладки при температурно-влажностных воздействиях // Промышленное и гражданское строительство. 2007. № 3. С. 40-43

9. Ищук М. К. Анализ напряженно-деформированного состояния кладки лицевого слоя наружных стен // Жилищное строительство. 2008. № 4. С. 23-28

10. Ищук М.К. Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки // РиФ «Стройматериалы». М., 2009. 369 с

11. Ищук М.К. Исследование напряженно-деформированного состояния кладки лицевого слоя наружных стен с гибкими связями при температурно-влажностных воздействиях // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. №1 С. 72-76

12. Ищук М.К. Экспериментальные исследования НДС кирпичной кладки лицевого слоя наружных стен с гибкими связями на температурно-влажностные воздействия // Вестник НИЦ Строительство. 2018. № 3(18). С. 61-78

13. Ищук М.К., Ищук В.Л. Численные исследования прочности и деформаций наружных стен с лицевым слоем из каменной кладки с гибкими связями при температурных воздействиях // Вестник НИЦ «Строительство». 2019. №2. С. 60-73

14. Ищук М.К., Ищук В.Л. Расчет каменных стен при сдвиге и растяжении // Промышленное и гражданское строительство. 2020. №8. С. 31-42

15. Schubert P. Rißfreie Wandlänge von tragenden, senkrecht zu den Lagerfugen belasteten Mauerwerkwänden aus Porenbetonsteinen. Aachen // Forschungsbericht : Institut für Bauforschung, 1999. № F. 595 p

16. Schubert P. Vermeiden von schädlichen Rissen in Mauerwerkbauteilen // Mauerwerk-Kalender. Berlin, 1996. P. 621-651

17. Brameshuber W., Schubert P., Schmidt U, Hannawald J. Rißfreie Wandlänge von Porenbeton-Mauerwerk // Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin Mauerwerk 10 (2006), Heft 4. S. 132-139

18. Martens D.R.W. New approach for spacing of movement joints in reinforced and unreinforced masonry veneer walls Part 1 (Neue Bemessungsmethode für die Abstände von Dehnungsfugen in bewehrten und unbewehrten Verblendmauerwerksschalen Teil 1: Unbewehrtes Mauerwerk): Unreinforced masonry / Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin, Mauerwerk 20 (2016). Heft 4

19. Martens D.R.W. New Method for determining spacing of movement joints in solid unreinforced veneer walls // Proceedings of the 16th IB2MaC. Padua, 2016. P. 255-262

20. Martens D. R.W. Typical masonry wall enclosures in Belgium and The Netherlands // Enclosure masonry wall systems worldwide // CIB W023 - Wall structures. Berlin, 2011. P. 13-14

21. Lourenco Paulo B. Two approaches for the analysis of masonry structures: Micro and macro modeling // Heron. 1995. Vol. 40. P. 313 - 340

22. Кабанцев О.В. Механика пластического деформирования и разрушения каменной кладки в условиях двухосного напряженного состояния в сб. Современные проблемы расчета железобетонных конструкций, зданий и сооружений на аварийные воздействия под редакцией А.Г. Тамразяна, Д.Г. Копаницы : МГСУ, 2016. С. 154-165

23. Блохина Н.С. Расчет конструкций из анизотропных материалов с применением физической нелинейности // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 1. С. 3-5

24. Поляков С.В. Длительное сжатие каменной кладки. Научное сообщение. М.: Стройиздат, 1959. 183 с

25. Кашеварова Г.Г., Труфанов Н.А. Численное моделирование деформирования и разрушения системы «здание-фундамент». Екатеринбург-Пермь: УрО РАН, 2005. 225 с

26. Деркач В.Н. Деформационные характеристики каменной кладки в условиях плоского напряженного состояния // Строительство и реконструкция. 2012. №2(40). С. 3 - 10

27. Колчунов Вл.И., Мартыненко Д.В. Прочность и деформативность сборно-монолитных платформенных стыков панельных зданий // Строительство и реконструкция. 2019. №2 (82). С. 26-34

28. Кашеварова Г.Г. Программная реализация алгоритма учета статистического разброса механических свойств материалов // Вестник ПНИПУ, Строительство и архитектура. 2012. №1. С. 133-141