Четыре стадии работы кладки

Работу каменной кладки можно разделить на 4 характерные стадии в зависимости от величины действующих в ней напряжений (рис. 1).

1-ая стадия работы (рис. 1,а) соответствует присутствию в кладке таких напряжений, при которых пока отсутствуют видимые следы ее повреждения. Переход  кладки во 2-ую стадию работы (рис. 1,б) связан с появлением незначительных трещин в отдельных кирпичах. Величина нагрузки, вызывающей появление первых трещин, зависит от конструкции каменной кладки, механических свойств кирпича и деформационных свойств раствора. Деформационные свойства раствора в свою очередь зависят от вида и возраста раствора (т.е. возраста каменной кладки). Цементные растворы наиболее жесткие; известковые, напротив, наиболее деформативны. увеличение возраста кладки приводит к снижению деформативности раствора. Чем меньше деформативность раствора, тем более хрупкой оказывается кладка, т.е. тем ближе величины нагрузок, соответствующих появлению первых трещин (Nтр),  к  полному  разрушению кладки (Np). Средние отношения  Nтр/Np  для кирпичной кладки представлены в табл.1.

Рис. 1. Стадии работы кладки при центральном сжатии 

 (а – первая стадия, б – вторая стадия, в – третья стадия, г – разрушение кладки.

В первой стадии работы кладка трещин не имеет.)

Повышение хрупкости каменной кладки при использовании малодеформативных растворов и при увеличении ее возраста должно учитываться при оценке запаса прочности разрушающейся кладки. Если при образовании небольшой трещины в «молодой» кладке, выполненной на известковом растворе, можно надеяться на наличие более или менее значительных запасов прочности, то появление трещины в кладке большого возраста, изготовленной на цементных растворах, говорит о весьма серьезной перегрузке. Во всех случаях появление первой трещины должно рассматриваться как сигнал, требующий немедленного анализа причины появления трещины и, если потребуется, принятия мер по снижению действующих нагрузок или усилению каменной кладки.

Рост нагрузки после образования 1-ой трещины приводит как к ее увеличению, так и к возникновению новых трещин, которые, сливаясь друг с другом и с вертикальными швами, постепенно расслаивают каменную кладку на независимые вертикальные ветви, которые оказываются в условиях внецентренного воздействия нагрузки (3-я стадия работы каменной кладки; рис. 1,в).

Таблица 1

Таким образом, если появление первой трещины в кладке обязано срезывающим и растягивающим напряжениям, возникающим в кирпиче, то разрушение кладки связано как с развитием этих напряжений, так и с продольным изгибом тонких внецентренносжатых ветвей.

Прекращение роста нагрузки после вступления кладки в третью стадию ее работы не останавливает развития трещин. Это развитие прогрессирует и при постоянной нагрузке, что, в конце концов, приводит к разрушению кладки (4-ая стадия работы кладки, рис. 1,г).

Последовательность разрушения каменной кладки, выполненной из камней других видов, в целом такая же, как и при разрушении кирпичной кладки. Разница между ними состоит в том, что с ростом высоты камня увеличивается хрупкость кладки, и момент появления в ней первых трещин приближается к моменту разрушения.

В бутовой кладке образование первых трещин возможно как в камнях, так и в растворных швах.