Основная схема работы кладки - это сжатие от вертикальных нагрузок (собственный вес строительных конструкций, полезная нагрузка, снеговая и пр.).
Эмпирическая формула для расчета несущей способности участка кладки (практически любой) при таком воздействии выглядит так:
В формуле прочность (точнее расчётное сопротивление) прячется под буквой R. Рассмотрим теперь, что прячется за другими буквами.
N - это суммарная сжимающая сила, разумеется она должна быть не больше, чем способен выдержать участок (вся правая часть формулы). Как правило, нагрузки прикладываются неравномерно, из-за чего суммарная нагрузка оказывается приложенной как бы на расстоянии от центра тяжести сечения. Это расстояние зовётся эксцентриситет. При этом в случае тяжелых кладок немалую долю от суммарной нагрузки составляет собственный вес кладки.
mg - это коэффициент, учитывающий влияние длительности приложения нагрузки. Как, правило, "длительная" прочность материалов, оказывается меньше, чем "кратковременная", поэтому при большей доле длительной нагрузки (а туда относятся постоянные и т.н. "временные длительные") этот коэффициент оказывается меньше. В связи с этим лёгкие кладки при одинаковой толщине могут иметь некоторое преимущество перед тяжелыми по этому показателю. Ведь собственный вес кладки - это одна из постоянных нагрузок.
φ ₁ - коэффициент влияния продольного изгиба. Для его объяснения уместна аналогия с линейкой. Поставьте ее на торец и надавите сверху. Несмотря на то, что нагрузка сжимающая, при ее увеличении линейка изогнется и сломается не от сжатия, а от изгиба. Но изогнется она в направлении толщины, а не ширины (т.е. в направлении меньшего размера поперечного сечения). А если попробовать снова нажимать с тем же усилием на одну из получившихся половинок, то она будет уже изгибаться не так охотно. Нечто похожее происходит и в каменной кладке. Чем тоньше сечение по отношению к высоте этажа, тем меньше этот коэффициент (выше влияние изгиба). Еще на этот коэффициент немного влияет тип кладки - у более тяжелых он несколько выше.
Ас - это площадь поперечного сечения, но не вся, а только сжатой его части. Сжатой считается та часть сечения, у которой центр тяжести располагается в точке приложения суммарной нагрузки. И чем дальше расположена суммарная нагрузка от центра тяжести всего сечения, тем меньше площадь сжатой части сечения. Нормы ограничивают величину эксцентриситета 0,45 толщины стены. То есть площадь сжатой части сечения может оказаться меньше площади сечения всей стены и в 5 и в 10 раз. Соответственно, кладка может разрушиться от сравнительно небольшой нагрузки, но приложенной близко к краю (например, от перекрытия), но при этом устоять при многократно большей нагрузке, но приложенной почти по центру.
ω - это коэффициент, учитывающий сдерживающее влияние окружающей кладки на сжатую зону, повышающий прочность сжатой зоны (до 45%). К сожалению для газобетонщиков, этот эффект не наблюдается у ячеистобетонных кладок, впрочем как и у кладок на блоках из бетона на пористых заполнителях, кладок из природных (включая бут) камней а также пустотных блоков и кирпичей. Правда и у плотных кладок +45% достигаются при уменьшении сжатой зоны сечения раза в 4...5.
Как видно, несущая способность кладки - это функция со множеством аргументов, а прочность кладки лишь один из них. И если мы возьмем наиболее популярные марки газобетона и кирпича (B2,5 и M100), то разница в расчетных сопротивлениях кладок будет примерно двукратная. Но другие множители могут меняться в гораздо больших пределах, причем так или иначе они все находятся в зависимости от эксцентриситета, причем чем больше эксцентриситет тем эти множители меньше (кроме mg) - то есть возникает эффект отрицательного мультиплицирования.
Помимо этого, при больших эксцентриситетах едва ли не определяющей становится проверка на раскрытие швов кладки, при этом расчетное сопротивление кладки, учитываемое при таком расчете зависит не от прочности камня, а исключительно от прочности раствора.
Поэтому не стоит судить о надежности кладки исключительно по одному показателю. И второй вывод - любая кладка чувствительна к неравномерному приложению нагрузки. Для сравнения (но не для обобщающего вывода) - вот диаграммы результатов расчета стены из газобетона B2.5 толщиной 25 см с центральным приложением нагрузки:
... и стены из кирпича М100 толщиной 38 см под такие же нагрузки, но приложенные возле края
И как видно, у более тонкой газобетонной стены запас надежности выше (но это, еще раз повторюсь, только в конкретном примере).
