Работа кирпичной кладки на сжатие существенно отличается от работы однородного монолитного тела. Взаимодействие между кирпичом и раствором приводит к плохому использованию прочности кирпича и низкой прочности кладки. Для правильного понимания работы кирпичной кладки много дает изучение характера разрушения кирпичной кладки под нагрузкой и анализ напряженного состоянии отдельных кирпичей вкладке перед ее разрушением.
Многочисленные испытания кладки в лаборатории и наблюдения за разрушением кладки в зданиях позволяют установить три стадии разрушения кладки, показанные на рис. 1.
Первая стадия разрушения кирпичной кладки характеризуется появлением трещин в отдельных кирпичах. На примере, показанном на рис. 1, а, первые трещины возникли при нагрузке 55-60 т, тогда как полное разрушение кладки произошло при нагрузке в 90 т (рис. 1, в). Величина нагрузки, при которой появляются первые трещины, зависит от раствора кладки. Если мы обозначим временное сопротивление кладки через R, то первые трещины возникают:
- в кладке на цементном растворе при нагрузке 0,6-0,8 R;
- сложном 0,5-0,7 R;
- известковом 0,4-0,6 R.
Появление таких небольших единичных трещин должно рассматриваться как очень серьезный сигнал. Допускаемые напряжения на кладку установлены с тройным коэффициентом запаса, следовательно, напряжения в кладке не должны превосходить 0,33R. Таким образом первые трещины показывают, что напряжения в кладке значительно выше допускаемых.
Если на кладку, получившую первые трещины, продолжать увеличивать нагрузку, то трещины будут развиваться дальше и конструкция постепенно перейдет во вторую стадию разрушения (рис. 1, б). Единичные трещины в отдельных кирпичах соединяются вместе и образуют сквозные трещины, проходящие вертикально через несколько рядов кладки. Нагрузка во второй стадии разрушения кирпичной кладки составляет 0,8-0,9 R. Такое состояние кладки на практике надо рассматривать, как аварийное.
Рис. 1. Три стадии разрушения кирпичной кладки при сжатии (числа около трещин показывают нагрузку в т, при которой возникли и развивались трещины).
Серьезность положения заключается в том, что в отличие от первой стадии трещины будут продолжать развиваться, даже если не увеличивать нагрузки, и в конце концов приведут к полному разрушению кладки. Объяснение этому надо искать в разнице условий работы при длительной нагрузке и при лабораторных испытаниях с кратковременной нагрузкой. Та нагрузка, которая в лабораторных испытаниях составляет 80-90% от разрушающей, при длительной нагрузке уже является разрушающей и постепенное развитие трещин является как раз процессом разрушения. Это развитие трещин не только не затухает, но, наоборот, прогрессирует и протекает особенно интенсивно, когда приближается момент окончательного разрушения конструкции.
Момент полного разрушения конструкции может рассматриваться как третья стадия разрушения кирпичной кладки (рис. 1, в). Кладка расслаивается на отдельные участки - столбики в ½ кирпича, которые раздавливаются и теряют свою устойчивость. На рис. 2 показано разрушение высоких столбов.
Прежде чем перейти к анализу напряженного состояния кладки под нагрузкой, сделаем несколько практических указаний о мероприятиях при появлении трещин. Прежде всего следует отличать разрушение кладки при раздавливании, выражающееся в появлении мелких вертикальных трещин в кирпиче от разрушения, возникающего при разрыве или срезе кладки. Во втором случае, например при температурных или осадочных явлениях, трещины развиваются преимущественно по швам кладки, но могут частично проходить и через кирпич. Вместо сети мелких трещин мы имеем сквозные трещины, проходящие на большом протяжении. При больших деформациях эти трещины могут иметь значительную ширину, иногда измеряемую сантиметрами. Такие трещины представляют меньшую опасность для здания, чем трещины, относящиеся к первому случаю. В отдельных случаях возникает только опасность местного выпадения отдельных кирпичей. При появлении единичных трещин следует прекратить дальнейшее повышение нагрузки и ограничиться наблюдением за деформациями, установив алебастровые маяки. Распознавание трещин, особенно при трещиноватом кирпиче, требует большой внимательности. Их отличают по свежему излому в кирпиче.
Рис. 2. Разрушение кирпичного столба: а - сечением 2х2 кирпича; б - сечением 1½х1½ кирпича.
Если разрушение кирпичной кладки перешло во вторую стадию, т. е. имеются сквозные трещины, проходящие через несколько рядов Кладки, то необходимо немедленно приступить к временному укреплению кладки: простенков - деревянными стойками в проемах с тщательной подклинкой, а внутренних столбов - стойками под прогонами. Одновременно ставятся на трещины маяки, по которым судят о прекращении или дальнейшем развитии трещин. Лучше, чем маяки, показывают нарастание деформаций специальные точные приборы, регистрирующие деформации до сотых и даже тысячных долей миллиметра. Если нарастание деформаций идет интенсивно, то самым надежным способом укрепления является закладка оконных проемов кирпичной кладкой на цементном растворе 1:3 и подведение, где возможно, кирпичных столбов на таком же растворе.
Наконец бывают случаи, что меры принимаются слишком поздно или ведутся недостаточными темпами и дальнейшее укрепление конструкций уже бывает сопряжено со значительной опасностью для рабочих. Тогда приходится отказываться от укрепления здания. Правильная оценка положения требует большого опыта. Если например, несмотря на все принимаемые меры по укреплению, поставленные маяки или приборы будут показывать дальнейшее интенсивное нарастание деформаций и трещины будут достигать нескольких миллиметров ширины, дальнейшие работы по укреплению уже сопряжены с опасностью для рабочих и должны быть прекращены.
