д) повреждения, вызванные нарушением основного материала стен в виде трещин в камне и растворе.
Подробные характеристики дефектов и повреждений каменной кладки для каждого их вида с оценкой возможных последствий приведены в 24, 25.
6. Определение физико-механических характеристик каменной кладки эксплуатируемых зданий и сооружений
6.1. Прочность каменной кладки определяют по установленным маркам раствора и камня. Прочность камней и раствора может быть определена разрушающими и неразрушающими способами. При разрушающих методах физико-механические свойства каменных материалов (прочность, плотность, влажность и т.п.) определяют испытанием образцов и проб, отобранных непосредственно из тела обследуемой конструкции или близлежащих участков, если имеются основания полагать, что применяемые на этих участках материалы идентичны.
6.2. Отбор кирпича, камней и раствора из стен и фундаментов производят из ненесущих (под окнами, в проемах) или слабонагруженных элементов или конструкций.
После испытания их на силовом оборудовании и обработки результатов, определяют прочность кладки по аналитическим зависимостям между прочностью кладки (камней) и раствора.
6.3. Для испытаний, в соответствии с ГОСТ 8462, из различных участков каменной конструкции отбирают 10 кирпичей. Допускается определять прочность камня при сжатии на образцах-цилиндрах в количестве не менее 5 штук, диаметром и высотой 5-10 см, высверливаемых из камней кладки с помощью электродрели со специальной коронкой. Марка кирпича устанавливается как средний результат испытаний при сжатии пяти образцов «двоек», составленных из двух целых кирпичей или их половинок, склеенных гипсовым раствором, умноженный на коэффициент К=1,2 и пяти образцов – целых кирпичей на изгиб (всего 10 образцов).
6.4. Прочность кирпичей допускается определять испытаниями на сжатие образцов – кубов или образцов цилиндров, выпиленных или высверленных из основного материала. Предел прочности материала определяют умножением результатов испытаний на масштабный коэффициент КМ по таблице 6.1.
Таблица 6.1 Масштабные коэффициенты для определения предела прочности по результатам испытаний образцов (d – размер ребра куба, диаметр и высота цилиндра, мм)
d | Коэффициент КМ для | |
кубов | цилиндров | |
200 | 1,05 | - |
150 | 1,0 | 1,05 |
100 | 0,95 | 1,02 |
70 | 0,85 | 0,91 |
40-60 | 0,75 | 0,81 |
Марка керамического обыкновенного, пустотелого и силикатного кирпича по пределу прочности на сжатие определяется с учетом его прочности при изгибе
Результаты испытаний кирпича на изгиб при определении марки кирпича по прочности на сжатие учитываются, если прочность кирпича при изгибе меньше предусмотренной ГОСТ 530, ГОСТ 379, ГОСТ 8462.
6.5. Марку бетонных, силикатных и керамических камней определяют только по результатам испытания образцов по пределу прочности на сжатие по ГОСТ 8462 и ГОСТ 379.
Прочность (марка) природных камней правильной и неправильной формы, а также мелких и крупных блоков из тяжелого силикатного, ячеистого бетона и бетонов на пористых заполнителях допускается определять испытанием на сжатие образцов кубов с размером ребер 40…200 мм или цилиндров (кернов) диаметром 40…150 мм и длиной, превышающей диаметр на 10…20 мм, выпиленных или высверленных из камней, целых изделий или монолита.
Предел прочности природных камней, мелких и крупных блоков из указанных бетонов определяют умножением результатов испытаний образцовкубов или цилиндров на масштабные коэффициенты (см. таблицу 6.1).
6.6. Прочность (марку) раствора кладки при сжатии, отобранного из швов, определяют путем испытаний на сжатие кубов с размером ребра 2-4 см. Кубы изготавливают из двухтрех пластинок раствора, которые отобраны из горизонтальных швов кладки, склеенных и выравненных (контактные поверхности) гипсовым раствором толщиной от 1 до 2 мм. Кубы испытывают через сутки после изготовления по ГОСТ 5802, а из оттаявшего раствора через 2-3 ч. Марку раствора определяют как средний результат пяти испытаний, умноженный на поправочные коэффициенты, приведенные в таблице 6.2.
Таблица 6.2
Вид раствора | Коэффициенты при размере ребра куба, см | ||
2 | 3 | 4 | |
Летний | 0,56 | 0,68 | 0,80 |
Зимний, отвердевший после оттаивания | 0,46 | 0,65 | 0,75 |
6.7. При неразрушающих способах прочность материалов каменных конструкций определяют по величине диаметра отпечатка методом пластического деформирования или величине отскока (молотки Физделя, Кашкарова, склерометры СД-2, ПМ-2, пистолет ЦНИИСК, склерометр Шмидта и др.). При ультразвуковом способе прочность определяется косвенно по скорости распространения ультразвука.
Ударные способы испытания каменной кладки могут быть использованы лишь частично, применительно только к растворам.
Прочность камней может быть определена неразрушающим способом с помощью ультразвуковых приборов типа УКБ-1М «Бетон – 3М», УК-10ПМ и др. Правила определения прочности ультразвуковым методом (импульсноакустическим методом) установлены для камней и силикатного кирпича в ГОСТ 24332, в для бетонов – в ГОСТ 17624.
6.8. Предел прочности кладки при сжатии (временное сопротивление) при известной средней прочности камня и раствора при сжатии определяют по формуле Л.И. Онищика или по 5.
По результатам испытаний по определению прочности материалов каменной кладки могут быть приняты условные марки камней и раствора, не совпадающие с нормируемым рядом, в этом случае расчетное сопротивление кладки определяется по таблицам 5 по интерполяции.
6.9. При использовании импульсно-акустического метода определения прочности камня используют корреляционную зависимость «прочность камня – акустическое сопротивление».
По данным испытаний в лабораторных условиях образцов кирпича различных видов существуют зависимости между их прочностью и акустическим сопротивлением, которые выражены в виде графика или в виде эмпирических зависимостей.
6.10. При неразрушающих способах положение, сечение, диаметр арматуры армокаменных конструкций определяют с помощью электромагнитных и индукционных приборов.
При разрушающем способе характеристики армирования определяют путем обнажения арматуры в виде поперечных штраб (борозд), шириной 5-6 см.
6.11. Плотность бетонов, каменных кладок, облицовок и теплоизоляционных материалов определяют взвешиванием образцов (кубов, цилиндров, пластин), отобранных из тела конструкций и высушенных до постоянного веса в соответствии с ГОСТ 7025.
6.12. Влажность материалов определяют взвешиванием проб материалов, отобранных из тела конструкций с помощью шлямбуров, высверливания кернов, вырезания образцов. Влажность материалов определяют как разность веса образцов (навесок) в момент отбора и после сушки до постоянного веса в сушильном шкафу. Распределение влажности по толщине однослойных и многослойных конструкций определяют путем отбора проб через 5-12 см, но не менее чем в пяти точках и обязательно на контактах слоев из различных материалов (ГОСТ 24816).
6.13. Распределение температуры по толщине конструкции определяют, как и влажность, с помощью термопар, термощупов, самопишущих потенциометров и др. или глубинных ртутных термометров с удлиненной ножкой.
6.14. Водопоглощение и морозостойкость материалов определяют по стандартным методикам (ГОСТ 7025).
6.15. Заключение по итогам обследования технического состояния каменных конструкций и их элементов включает в себя:
- оценку технического состояния (категорию технического состояния) и степень снижения несущей способности в соответствии с 3;
- материалы, обосновывающие принятую категорию технического состояния конструкций;
- обоснование наиболее вероятных причин появления дефектов и повреждений в каменных конструкциях и их элементах (при наличии);
- задание на проектирование мероприятий по восстановлению или повышению несущей способности (если необходимо).
7. Оценка несущей способности элементов каменных конструкций с дефектами и повреждениями
7.1. Несущую способность каменных конструкций определяют с учетом выявленных в процессе обследования дефектов и повреждений и фактических значений прочности камней, раствора и арматуры.
Характер признаков категорий технического состояния каменных конструкций, устанавливаемый на основании результатов проведенных обследований, приведен в приложении А.
7.2. В расчетах должны учитываться следующие факторы, снижающие несущую способность конструкций:
- наличие трещин и дефектов;
- уменьшение расчетного сечения конструкций в результате механических, агрессивных и динамических воздействий, размораживания, пожара, эрозии и коррозии, устройства штраб и отверстий;
- эксцентриситеты, связанные с отклонением стен, столбов и перегородок от вертикали и выпучиванием из плоскости;
- нарушение конструктивной связи между стенами, столбами и перекрытиями при образовании трещин, разрывах связей;
- смещение балок, перемычек, плит на опорах.
7.3. Фактическую несущую способность обследуемой конструкции Ф с учетом указанных факторов вычисляют по формуле:
Ф N kтс , (7.1)
где N – расчетная несущая способность конструкций, определяемая в соответствии с указаниями [5] без учета понижающих факторов;
kтс – коэффициент снижения несущей способности каменных конструкций при наличии стабилизировавшихся во времени повреждений и деформаций принимается: при наличии дефектов производства работ по табл. 4 12; для стен, столбов и простенков, поврежденных вертикальными трещинами при перегрузке (исключая трещины, вызванные колебаниями температуры или осадками фундаментов), по табл. 5 12; для кладки опор ферм, балок, перемычек и т.п., имеющих трещины, сколы, раздробления – по табл. 6 12; для сильно увлажненной или насыщенной водой кладки из кирпича kтс = 0,85, из природных камней осадочного происхождения (известняка, песчаника) kтс = 0,8 (п. 4.3. 12).
Основные градации степени повреждения и общие рекомендации по оп-
ределению необходимости усиления каменных конструкций в зависимости от снижения несущей способности приведены в приложении А.
7.4. При повреждении каменных конструкций в виде разрушения поверхностного слоя кладки и трещиноватости оставшейся кладки на небольшую глубину (что характерно при многократном замораживании и оттаивании в увлажненном состоянии), оценку несущей способности следует выполнять уменьшая площадь поперечного сечения конструкции на глубину полного разрушения и отслоения кладки, а для оставшейся кладки ввести коэффициент kтс, по аналогии с кладкой, поврежденной пожаром (табл. 7 12).
7.5. Поврежденные каменные и армокаменные конструкции подлежат конструктивному усилению, если их несущая способность с учетом коэффициента допускаемой перегрузки недостаточна для восприятия действующих или предполагаемых проектом реконструкции нагрузок, т.е. при условии, если:
F Ф nпг , (7.2)
где F – нагрузка действующая на рассматриваемую конструкцию;
ппг коэффициент допустимой перегрузки принимаемый равным 1,15.
Для конструкций, поврежденных трещинами, применение коэффициента