|
|
Диагностика и испытание строительных конструкций, лекции. Диагностика и испытание строительных конструкций. Лекции по дисциплине Диагностика и испытание строительных конструкций Обследование зданий
Диагностика и испытание строительных конструкций
|
Лекции
по дисциплине
«Диагностика и испытание строительных конструкций»
1. Обследование зданий
Техническое обследование зданий проводят с целью получения объективных данных о фактическом состоянии строительных конструкций и инженерного оборудования с учётом изменения во времени.
При обследовании изучается проектная документация, уточняются конструкции отдельных узлов, определяется характер армирования железобетонных элементов, исследуется степень поражения материала конструкций коррозией, анализируются причины образования трещин и механических повреждений.
Обследование проводится в 3 этапа.
Первый этап - сбор и изучение технической документации, обобщение сведений по строительству и эксплуатации здания.
Второй этап - обследование несущих и ограждающих конструкций наземной части здания.
Третий этап - обследование фундаментов и грунтов основания.
При ознакомлении с техническими документами изучаются исполнительные рабочие чертежи здания, акты на скрытые работы, заключения комиссии по результатам ранее произведённых обследований, данные геологических изысканий. Особое внимание уделяется сведениям по технической эксплуатации здания: присутствию вибрационных технологических нагрузок, агрессивных воздействиях, случаям промораживания грунта в основании фундаментов, подтоплениям подвальных помещений атмосферными, грунтовыми или техническими водами и пр.
Обследование наземной части здания, как правило, начинается с оценки соответствия объёмно-планировочных и конструктивных решений здания в натуре исходному проекту. При этом проверяются важнейшие размеры конструктивной схемы: длина пролётов, размеры сечения несущих конструкций, высота этажей и пр. Диагностика состояния конструкций обычно производится с использованием нескольких методов: визуально, простейшими механическими инструментами, приборами неразрушимого контроля, лабораторными и натурными испытаниями.
В задачу визуального осмотра входит оценка физического состояния отдельных конструктивных элементов и здания в целом. Осмотру подлежат все несущие и ограждающие конструкции здания: кровля, стропила, перекрытия, стены и фундаменты. Особо тщательно обследуются узлы сопряжения элементов, длина опирания и качество сварных соединений. По результатам визуального осмотра составляется карта дефектов и оценивается степень физического износа конструкций. Помогают в этом и специальные таблицы, разработанные в Госгражданстрое [7].
В процессе визуального осмотра выявляются конструктивные элементы, несущая способность которых вызывает опасение. К ним относятся: железобетонные конструкции с опасными нормальными и наклонными трещинами, следы коррозии арматуры: каменные конструкции с трещинами и глубокими повреждениями кладки.
При осмотре стен устанавливаются дефектные зоны, снижающие теплозащиту и прочность стенового ограждения. В панельных зданиях особо тщательно обследуются стыки стеновых панелей, из-за неудовлетворительной герметизации которых часто происходит промерзания стен, а также возрастает их водопроницаемость и продуваемость.
В кирпичных зданиях исследуется состояние кирпичной, определяются зоны механических и физико-химических разрушений.
К особо опасным повреждениям относятся трещин, которые образуются в результате неравномерной осадки фундаментов и перегрузки. Участки стен с серьёзными повреждениями обследуются инструментально приборами неразрушающего контроля, а при необходимости отбираются пробы материала стен для испытания в лабораторных условиях.
По результатам испытаний и проверочных расчётов уточняются физический износ стен и оцениваются их эксплуатационные качества.
При осмотре колонн обращают внимание на состояние поверхности, выявляются участки механических повреждений мостовыми кранами, перемещаемым грузом и автотранспортом, фиксируются имеющиеся трещины и анализируются причины их образования. Трещины могут свидетельствовать о коррозии арматуры в бетоне, потере местной устойчивости сжатых стержней (при редком шаге поперечной арматуры), перегрузке колонн и т.п.
При осмотре перекрытий первоначально оценивается общее состояние их элементов (балок и настила), а затем - состояние полов. Те из элементов, где обнаружены большие прогибы, трещины или следы коррозии материала, подвергаются более глубокому обследованию. Одновременно уточняется длина площадки опирания элементов на поддерживающую конструкцию (консоли колонн, стены, ригели) и корректируется расчётная схема.
При осмотре покрытия основное внимание обращается на состояние несущих конструкций: стропильных ферм, балок и плит настила. Кроме того, обследуются кровля и утеплитель. Обнаруженные следы протечек кровли, зоны переувлажнения утеплителя и разрыва водоизоляционного ковра заносятся на карту дефектов кровли.
Увеличение нагрузки от водонасыщенного утеплителя учитываются в поверочном расчёте прочности покрытия, а снижение теплозащитных свойств утеплителя - в теплотехническом расчёте.
Целью инструментального обследования зданий является получение количественных данных о состоянии несущих и ограждающих конструкций: деформациях, прочности, трещинообразовании и влажности.
Инструментальному обследованию подлежат конструкции с явно выраженными дефектами и разрушениями, обнаруженными при визуальном осмотре, либо конструкции, определяемые выборочно по условию: не менее 10% и не менее трёх штук в температурном блоке, методы инструментального обследования и используемая для этого аппаратура приводятся в таблице 1.
Таблица №1. Методы инструментального обследования
№ п/п
|
Исследуемый параметр
|
Метод испытания или измерения
|
Инструменты, приборы, оборудование
|
1.
|
Объёмная деформация здания
|
Нивелирование; теодолитная съёмка
|
Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-3 и др.
Теодолиты: Т-2, Т-15, ТаН и др.
Фотоаппараты, стереокомпаратор
|
2.
|
Прогибы и перемещения
|
Нивелирование
Прогибомерами:
а) механического действия
б) жидкостными на принципе сообщающихся сосудов
|
Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др.
ПМ-2, ПМ-3, ПАО-5
П-1
|
3.
|
Прочность бетона
|
Метод пластических деформаций (ГОСТ 22690.0-88)
Ультразвуковой метод (ГОСТ 17624-87)
Метод отрыва со скалыванием
(ГОСТ 226900-88)
Метод сдавливания
|
Молоток Физделя, молоток Кашкарова, пружинистые приборы: КМ, ПМ, ХПС и др. УКБ-2, Бетон-5, УК-14П, Бетон-12 и др.
ГПНВ-5, ГПНС-4
Динамометрические клещи
|
4.
|
Прочность раствора
|
Метод пластической деформации
|
Склерометр СД-2
|
5.
|
Скрытые дефекты материала конструкции
|
Ультразвуковой метод
Радиометрический метод
|
Приборы: УКБ-1, УКБ-2, Бетон-12, Бетон-5, УК-14П
Приборы: РПП-1, РПП-2, РП6С
|
6.
|
Глубина трещин в бетоне и каменной кладке
|
Подсечка трещин
Ультразвуковой метод
|
Молоток, зубило, линейка
УК-10ПМ, Бетон-12, УК-14П, Бетон-5, Бетон-8УРЦ и др.
|
7.
|
Ширина раскрытия трещин
|
Измерение стальными щупами и пр. С помощью отсчётного микроскопа
|
Щуп, линейка, штангенциркуль
МИР-2
|
8.
|
Толщина защитного слоя бетона
|
Магнитометрический метод
|
Приборы: ИЗС-2, МИ-1, ИСМ
|
9.
|
Плотность бетона, камня и сыпучих материалов
|
Радиометрический метод
(ГОСТ 17623-87)
|
Источники излучения Сs-137, С0-60
Выносной элемент типа ИП-3
Счётные устройства (радиометры): Б-3, Б-4, Бетон-8-УРЦ
|
10.
|
Влажность бетона и камня
|
Нейтронный метод
|
Источник излучения Ra-Be, Датчик НВ-3
Счётные устройства: СЧ-3, СЧ-4, «Бамбук»
|
11.
|
Воздухопроницаемость
|
Пневматический метод
|
ДСК-3-1, ИВС-2М
|
12.
|
Теплозащитные качества стенового ограждения
|
Электрический метод
|
Термощупы: ТМ, ЦЛЭМ, Теплометр ЛТИХП
|
13.
|
Звукопроводность стен и перекрытий
|
Акустический метод
|
Генератор «белого» шума ГШН-1
Усилители: УМ-50, У-50
Шумомер Ш-60В
Спектометр 2112
|
14.
|
Параметры вибрации конструкции
|
Визуальный метод
Механический метод
Электрооптический метод
|
Вибромарка
Виброграф Гейгера, ручной виброграф ВР-1
Осциллографы: Н-105, Н-700, ОТ-24-51, комплект вибродатчиков
|
15.
|
Осадка фундамента
|
Нивелирование
|
Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др.
|
Особое внимание уделяется обследованию зданий, испытавших воздействие пожара. При этом обследование условно разделяют на предварительное и детальное.
В процессе предварительного обследования собираются сведения о пожаре, устанавливается место нахождения очага пожара, время обнаружения и ликвидация пожара, максимальная температура, продолжительность интенсивного горения и средства тушения.
На основе имеющейся строительной документации и данных натурного обследования составляются планы этажей, где указываются места расположения аварийных помещений и конструкций. Результаты предварительного обследования оформляют актом и в дальнейшем используются при разработке плана мероприятий детального обследования. К акту прилагается таблица результатов предварительного обследования по форме, указанной в таблице №2.
Таблица №2. Результаты предварительного обследования зданий после пожара
№ п/п
|
Обследуемые части здания (оси, этажи)
|
Полностью разрушенные конструкции (указать характер разрушения)
|
Частично разрушенные конструкции (указать характер разрушения)
|
Вывод о необходимости замены или усиления конструкций, возможность нахождения людей на конструкциях или под ними
|
Вывод о возможности нахождения людей в обследуемых помещениях
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
|
|
|
|
|
В задачу детального обследования входит определение структурных и физико-механических повреждений материала конструкций, вызванных действием высоких температур и резким охлаждением при тушении пожара.
В процессе детального обследования определяется температура нагрева поверхности конструкций, а также оценивается прочность бетона и арматуры.
Особое внимание при обследовании уделяют прочности материалов конструкций. Прочность бетона определяется как неразрушающими методами (ультразвук, пластическая деформация), так и с частичным разрушением тела конструкции (отрыв со скалыванием, извлечение кернов для лабораторных испытаний и пр.).
Следует подчеркнуть, что наиболее достоверную информацию о прочности бетона даёт испытание кернов. Именно этот метод рекомендуется использовать при обследовании ответственных конструкций.
Показатели прочности арматуры устанавливают испытанием образцов, вырезанных из конструкций, в наибольшей степени поврежденных пожаром.
Если отсутствуют экспериментальные данные, то величину снижения прочности бетона и арматуры определяют через понижающие коэффициенты, регламентируемые нормами.
Обследование грунтов основания и фундаментов производят при увеличении существующих нагрузок на фундаменты или в связи с неравномерными деформациями основания, приведшими к образованию трещин в стенах эксплуатируемого здания. При этом грунты исследуются с помощью разведочных скважин и шурфов.
Количество разведочных скважин устанавливается по результатам предварительного изучения инженерно-геологической документации, данных натурного обследования конструкций и конфигурации здания.
В районах со сложным инженерно-геологическими условиями, характеризуемыми наличием просадочных или набухающих грунтов, возможностью оползней, количество разведочных скважин увеличивается, а инженерные изыскания проводятся силами специализированных организаций.
Дополнительно к скважинам обследование грунтов основания производится с помощью шурфов.
Шурфы откапываются у стен здания или отдельно стоящих опор на 1,5 метра ниже отметки подошвы фундамента. Количество шурфов устанавливается в зависимости от характера повреждений здания, состояния несущих стен и фундаментов. Если повреждения не связаны с увеличением нагрузок на основание и отсутствуют признаки неравномерной осадки фундаментов, количество шурфов принимается не более трёх на здание с застроечной площадью до 1000 м2. Количество шурфов соответственно увеличивается при сложных гидрогеологических условиях и просадочных грунтах. Шурфы закладываются в местах с наибольшей деформации стен и подвалов, на участках с разрушенной отмосткой, в зонах локальных подтоплений из водопроводно-канализационной сети.
Из шурфов отбираются пробы грунта для определения физико-механических свойств: влажности, плотности, угла внутреннего трения, удельного сцепления и модуля деформаций. Количество проб, необходимое для определения нормативных и расчётных характеристик, устанавливается в зависимости от степени неоднородности грунта и класса здания.
Результаты инженерно-геологических изысканий представляются в форме отчёта, где отражаются литологическое строение основания, гидрогеологическая характеристика, результаты определения физико-механических свойств грунта. К отчёту прилагаются геологические и гидрогеологические карты, а также инженерно-геологические разрезы толщи грунта (колонки скважин).
Обследование фундаментов производится из тех же шурфов, из которых отбирались пробы грунта. При этом устанавливается тип фундамента, его конфигурация и вид применяемых материалов. Одновременно определяется глубина заложения фундамента, а с помощью сверления или подкопа с использованием Г-образного щупа - и ширина подошвы. При обследовании свайных фундаментов замеряется сечение свай и интервал между ними (на 1 п.м. длины фундамента).
Особо тщательно осматривают узлы сопряжения фундаментов с другими конструкциями: свай с ростверком, отдельных фундаментов с фундаментными балками и колоннами, ленточных фундаментов со стенами. При обнаружении в конструкции фундаментов дефектов производится его дополнительное обследование физическими или механическими методами. Для определения класса бетона обычно используются методы пластического деформирования, а для обнаружения скрытых дефектов - ультразвук.
После выполнения работ по обследованию фундамента шурф послойно засыпается грунтом, утрамбовывается, а затем восстанавливается отмостка.
Результаты обследования фундаментов завершаются составлением технического заключения, где приводятся данные изучения архивных материалов: конструктивные изменения здания в период эксплуатации, даты экстремальных подтоплений грунтовыми технологическими водами, происшедшие деформации фундаментов, изменения технологических (эксплуатационных) нагрузок и пр. Кроме того, представляются эскизы конструкций фундаментов с указанием основных размеров и глубины заложения, а также результаты исследования прочности материала фундамента.
| |
|
|
Скачать 76.42 Kb.