При обстеженні кам'яних і армокам'яних конструкцій, перш за все, виділяються найбільш відповідальні несучі конструкції. Особлива увага приділяється місцям обпирання перемичок, балок, плит перекриття і покриття, характеру сполучення стін між собою.
При оцінці технічного стану кам'яних конструкцій необхідно встановити:
відсоток зменшення перетину в місці пошкодження;
стрілу відхилення або випинання стін, стовпів і кілець;
ступінь розвитку тріщин і інших деформацій в пошкодженій зоні конструкцій;
якість кладки, ширину і глибину швів;
стан вологості цегельних зовнішніх стін;
фізико-механічні властивості кладки, каменю і розчину.
Основними зовнішніми ознаками відхилення або випинання стін є зміщення або вихід з гнізд в кам'яних стінах кінців балок міжповерхових перекриттів, крокв, даху, а також наявність вертикальних тріщин, відшарування зовнішніх стін від внутрішніх поперечних в місцях взаємного примикання. Відхилення стін, навіть найнезначніші, можна виявити за наявністю тріщин в штукатурці стель близько карнизів уздовж обстежуваних стін. Протяжність таких тріщин в рівні того чи іншого поверху показує наявність відхилень стіни в межах тієї чи іншої ділянки її довжини уздовж будівлі.
Встановлення величини відхилення, викривлення або випинання стіни проводиться шляхом безпосереднього виміру ширини тріщин в штукатурці стель або величини зміщення балок щодо гнізд в стінах або виміром тріщин в приляганнях відхилилися зовнішніх стін до поперечних, або шляхом провешивания таких стін звичайним вагомому на шнурі або на тонкій дроті . В особливо відповідальних випадках або при значній труднощі провешивания відхилення стін від вертикалі може бути встановлено рулетки або іншими геодезичними інструментами.
При впливі на кам'яні конструкції техногенних і природних факторів (хвилі, вибуху, землетрусу) обстеження і виміру підлягають всі видимі на око тріщини, включаючи волосяні, як по ширині, глибині, так і по довжині, зображенню і розташуванню їх на поверхні стін, колон і стовпів. Розташування тріщин наноситься на схемах або кресленнях конструкцій.
Особливо ретельно слід оглядати кам'яні неоштукатурені стіни, так як тріщини в них з поверхні малопомітні.
При наявності штукатурки тріщини виявити легше, але необхідно мати на увазі, що не завжди ширина і довжина тріщини в штукатурці відповідає розмірам тріщини в самій кладці. Щоб встановити дійсні розміри тріщин в кладці штукатурку слід попередньо відбити.
При визначенні якості кладки відзначаються вид і сорт цегли (червоний, силікатний, пустотілі, пористі і т.п.), його якість (залізняк, нормальний, червоний, недожог і т.п.), а також вид розчину і в'яжучого (цементний, складний, вапняний і т.п.).
Фактична товщина горизонтальних швів кладки встановлюється виміром висоти 5-10 рядів кладки і відповідним підрахунком середніх значень. Якщо в середньому товщина горизонтальних швів перевищує 12 мм, то кладка вважається зниженою міцності, і необхідно вводити до допускаються напруженням по нормам коефіцієнт зниження. Міцність цегли визначається по ГОСТ 24332-80. Визначення міцності розчину проводиться за вказівками ГОСТ 5802-86.
При пошкодженні цегли під опорними ділянками перемичок і повороту кінця перемички від згинального моменту, що виникає внаслідок великого місцевого стиснення, можуть утворюватися наскрізні похилі тріщини цегляної кладки простінка, які утворюються, як правило, паралельно напрямку дії сил від прикладених навантажень.
При обстеженні армокам'яних конструкцій слід особливу увагу приділити стану арматури і захисного шару цементного розчину для конструкцій з розташуванням арматури з зовнішньої сторони кладки.
Важливим етапом обстеження кам'яних конструкції є встановлення деформативність-міцності. Виявлені в несучих кам'яних конструкціях тріщини слід оцінювати з позиції роботи кладки над навантаженням при стисненні. Позначивши F - зусилля в кладці; Fcrc - зусилля в кладці, при якому утворюються тріщини; Fu - руйнівне зусилля, можна виділити чотири стадії роботи кладки при стисненні.
Перша стадія роботи кам'яних конструкцій при зусиллі в кладці F менше зусиль Fcrc, при якому не утворюються тріщини, свідчить про нормальний стан конструкцій. Друга стадія при F = Fcrc характеризує задовільний стан конструкцій; третя стадія при Fcrc
Залежно від характеру зміни осідання фундаментів внаслідок технічної експлуатації будівель і інших техногенних процесів можливий розвиток напруг, що розтягують в кладці, що призводять до утворення тріщин. Основні варіанти розвитку тріщин складаються:
1 - осаді середній частині будівлі за рахунок грунтах явищ в грунтах підстави. Вона викликає параболічні криві, утворені мережею тріщин, що розширюються донизу і нахилених до центральної осі будівлі;
2 - осаді крайніх частин будівлі, що викликає параболічні криві, утворені мережею тріщин, що розширюються догори і нахилених до країв будівлі;
3 - розломі будівлі внаслідок максимальних осад крайніх частин будівлі і мінімальної опади у центральній частині. Утворюється наскрізна вертикальна, розширюється догори тріщина. Причиною може служити місцева підпирають опора в грунті основи центральній частині будівлі;
4 - просідання частини будівлі, що приводить до утворення вертикальної звивистій тріщини однакової товщини розкриття.
Вид тріщин в кам'яних стінах будівель при основних видах осідання грунту підстав (R-опір грунту основи)
Визначальний вплив на концентрацію напружень надає процес старіння кладки (вивітрювання і руйнування швів) в результаті влагомассопереноса і впливу циклічних процесів заморожування-відтавання. В результаті обтиску швів в певній частині кладки виникають напруги, що перевищують її несучу здатність.
Методом візуального спостереження легко встановлюється наявність тріщин, сколів. За характером їх розташування можна судити про причини виникнення дефектів. Так, при збільшенні навантаження вище розрахункової спостерігається утворення вертикальних тріщин різного ступеня розкриття. Недостатня довжина обпирання перемичок, неправильне виконання цегляної кладки над прорізами, пристрій перемичок над вітринами прорізами без пристрою порталу призводять до характерного утворення тріщин. Причиною утворення тріщин в простінках можуть служити: застосування матеріалів, що не відповідають проектним вимогам; неякісна перев'язка швів в кладці; неправильне виконання температурних і деформаційних швів; порушення технології виконання робіт в зимовий час; перевантаження в разі надбудови будинку і ін.Поява похилих тріщин може мати різні причини. В першу чергу вони викликані нерівномірністю осад фундаменту через недоліки в підготовці підстави, зміщення осей, накладення додаткових навантажень від прибудованих будівель. Порушення експлуатаційного режиму будівлі відбувається в результаті підтоплення або вимивання основи атмосферними або технічними водами, зволоження грунту через протікання, зниження рівня ґрунтових вод під час виконання робіт поблизу зведеного будівлі і ін.
Деформації внутрішніх стін в місцях примикання до зовнішніх викликані більш високим навантаженням і відсутністю в цих місцях армування кладки.
В процесі обстеження дуже важливо знати динаміку розкриття тріщин в часі. Для цієї мети на тріщини встановлюють гіпсові, скляні або металеві маяки. Гіпсові і скляні маяки встановлюють на стіні, попередньо очищеної від штукатурки. Використовуються цементні або гіпсові розчини. Металеві маяки виготовляють з покрівельної сталі і кріплять до стіни клеєм або дюбелями. На маяках виставляються номер і дата установки. Динаміка розвитку деформацій реєструється в журналі спостережень. Глибину тріщин визначають за допомогою щупів і голок, а ширину розкриття - за допомогою мікроскопів МПБ-2, Мир-2. Межі вимірювань МПБ-2 складають до 6,5 мм, а Мир-2 - від 0,015 до 0,6 мм.
Характерні приклади утворення тріщин в цегляних стінах
Визначення міцності каменів проводиться відповідно до ГОСТ8462-85. розчину - ГОСТ 5802-86 .Морозостойкость матеріалів кам'яної кладки випробовують у відповідності з ГОСТ7025-91.
Умова, при якому пошкоджені кам'яні і армокам'яних конструкції підлягають підсиленню, має такий вигляд
де КБП - коефіцієнт безпеки (КБП - 1,7 для неармованої кладки, 1,5 - для кладки з сітчастим армуванням); Р - фактичне навантаження в момент обстеження; N - несуча здатність конструкції без пошкоджень; КТР - коефіцієнт, що враховує зниження несучої здатності при наявності пошкоджень.
Значення коефіцієнта КТР
зниження несучої здатності кладки в залежності від характеру ушкоджень
Характер пошкодження кладки стін, стовпів і простінків
Тріщини в окремих цеглинах, що не перетинають шви розчинів
Волосяні тріщини, які перетинають не більше двох рядів кладки
Те ж, при перетині не більше 4 рядів при числі тріщин не більше 4 на 1 м ширини стіни, стовпи або простінка
Тріщини з розкриттям до 2 мм, що перетинають не більше 8 рядів кладки, при числі тріщин не більше 4 на 1 м ширини стіни, стовпи, простінка
При цьому для розрахунку конструкцій приймається середній межа міцності кладки, який при відомих марках цегли і розчину приймається рівним подвоєною величиною розрахункового опору кладки.
Для випробувань з різних ділянок кам'яної конструкції відбирають зразки. Межа міцності при стиску цегли визначається на зразках, що складаються з двох цеглин або з двох половинок, а межа міцності при стисненні каменів визначається на цілому камені.
Межа міцності при стисненні Rсж (МПа) визначають по залежності
де Р - найбільше навантаження, кН; А - площа поперечного перерізу, м 2.
Межа міцності при вигині Rізг
(МПа) визначають відповідно до схеми випробування
де Р - найбільше навантаження; l - відстань між осями опор; b, h - ширина і висота перерізу зразка, м.
Отримані дані використовуються для визначення межі міцності RКЛ
кладки при стисненні по середньої міцності каменю і розчину
де А - конструктивний коефіцієнт, що залежить від виду кладки і міцності каменю
т, п -
коефіцієнти, що залежать від виду кладки; Rр, RK
- міцність розчину і каменю.