Обследование и испытание зданий и сооружений. Обследование и испытание зданий и сооружений
 Скачать 1.64 Mb.
|
|
Методика проведения обследования строительных конструкций зданий и сооружений может быть следующая: 1. Предварительный визуальный осмотр с целью ознакомления с объектом исследования, выявление возможных аварийных участков, а также определения действительного возраста, наличия технической документации, предполагаемых изменений в эксплуатации объекта. Данный этап осуществляется визуально и с помощью биноклей или других многократно увеличивающих приборов. Также используется фотографирование объекта и его частей. Визуальная оценка сооружения дает первую исходную информацию о состоянии обследуемой конструкции, позволяет судить о степени износа элементов конструкции, дает возможность конкретизировать дальнейшее проведение испытания. В первую очередь это связано с применением неразрушающих методов испытаний, т. е. таких методов, которые не приводят к разрушению отдельных элементов и конструкции в целом. Такие испытания могут проводиться как при статическом нагружении конструкции, так и при динамическом воздействии нагрузок. Комплекс таких испытаний включает определение значений геометрических параметров сооружения (пролеты, толщины, высоты и т. д.), прочностных и структурных свойств материала, толщины 29 защитного слоя бетона, расположения арматуры, прогибов и деформаций элементов, динамических амплитуд перемещений, периодов колебаний конструкций, ускорений отдельных точек и пр. При обследовании сооружений широко применяются методы инженерной геодезии, с помощью которых измеряются осадки зданий и сооружений, их сдвиги, параметры трещин и деформационных швов, прогибы элементов конструкций. Методами инженерной фотограмметрии определяются перемещения точек и деформации элементов конструкций при статических и динамических воздействиях. В последнее время эффективно развиваются методы лазерной интерференции. Аналогичные методы используются при контроле качества изготовления элементов строительных конструкций и их монтажа на строительных площадках. 2. Составление программы обследования с обязательными мероприятиями по технике безопасности при проведении работ. Параллельно с составлением программы обследования для ее выполнения необходимо подготовить инструменты, приспособления, приборы и обучить персонал для их обслуживания. Нужно согласовать с владельцами объекта сроки проведения обследования. Иногда необходимо на время обследования в производственных зданиях вводить временные ограничения на работы на каких-либо участках. В жилых зданиях во время обследования квартир обязательно присутствие жильцов, которых надо предупредить заранее. В программе обследования против каждой работы должны быть указаны конкретные исполнители и сроки проведения работ. Программу обследования, составленную исполнителями на основании официального оформленного задания, согласовывает руководитель объекта. Он же, обычно, обязуется оказывать содействие и помощь в проведении обследования и выделяет своего представителя для участия в обследовании и составлении заключения о техническом состоянии объекта. 30 3. Изучение всей имеющейся по объекту технической документации: - рабочих и исполнительных чертежей; - актов на скрытые работы; - журналов производства работ; - заключений предшествующих обследований; - паспортов на оборудование. Ознакомление с проектной и исполнительной документацией позволяет дать оценку принятым конструктивным решениям, выявить элементы сооружений, работающие в наиболее тяжелых условиях, установить значения действующих нагрузок. 4. Изучение условий эксплуатации, технологии производства, температурно-влажностного режима, агрессивности среды. Взятие проб воздуха, пыли, воды и т.д. для химического анализа. 5. Геологические и гидрогеологические исследования, позволяющие оценить состояние грунтов основания, наличие и агрессивность грунтовых вод. Проводят бурение скважин или отрывают шурфы вблизи стен подвала или фундаментов и проводят лабораторные исследования грунтов. Для этого необходимо специальное оборудование (буровые установки, ломы, лопаты) и соответствующий персонал для выполнения этих работ. 6. Геодезические работы по определению положения здания и его частей (отметки, крены и т.д.), в том числе и определение размеров труднодоступных частей здания или сооружения, например: башен, мостов, эстакад и т.д. Проводится специалистами с помощью нивелиров, теодолитов, лазерных приборов и т.д. 7. Обмер конструкций, узлов и элементов с целью проверки соответствия фактических размеров проектным. При отсутствии проектной документации – составление обмерочных чертежей конструкций, узлов, планов, разрезов, фасадов здания или сооружения, фотографирование их. 31 Обмеры здания и дефектов выполняют с помощью измерительных инструментов: лазерных дальномеров, рулеток, измерительных лент, линеек, штангенциркулей, микрометров, угломеров, отвесов, уровней, микроскопов, приспособлений для замера трещин, катетов сварных швов и т.д. 8. Детальный осмотр элементов объекта с выявлением износа, дефектов, повреждений, конструкций, составлением дефектных ведомостей. Анализ причин. При этом возможны работы по вскрытию полов, чердачных перекрытий, заделанных в стены опорных узлов балок и т.д. 9. Оценка прочностных свойств материалов, примененных в конструкциях. Включает отбор образцов (проб) материала, химический анализ, испытания образцов, статистическую обработку данных и выводы о классе бетона, арматуры, марок кирпича и раствора. 10. Уточнение нагрузок, действующих на конструкции: массы конструкций и оборудования, временных нагрузок, влияние температур, осадков и т.д. 11. Выявление действительной расчетной схемы здания в целом и его отдельных конструкций. Определяется характер закрепления концов стержней, неразрезность, тип опор, возможность совместной пространственной работы ряда конструкций, пространственной работы здания в целом. 12. Проверочные расчеты конструкций, узлов, стыков, соединений с учетом реальных расчетных схем, нагрузок, ослаблений сечений, кривизны элементов и других дефектов конструкций и уточненных расчетных сопротивлений материала конструкций. 13. Испытания конструкций пробной нагрузкой. Проводят редко, только когда неясна работа конструкции из-за недостаточности (неполноты) результатов обследования. 14. Составление заключения о техническом состоянии конструкций или технического паспорта на объект исследования. 32 15. Разработка рекомендаций по дальнейшей нормальной эксплуатации конструкций и, при необходимости, вариантов усиления конструкций или узлов и здания в целом. Представленная методика обследования зданий и сооружений может быть сокращена или расширена при обследовании конкретных объектов, с учетом поставленных задач, намеченных сроков и возможностей исполнителя и заказчика. Это учитывается в программе обследования, в которой, кроме указанных этапов, должны быть определены сроки их проведения, конкретные исполнители и др. Необходимо выделить наиболее срочные мероприятия по предотвращению возникновения аварийных ситуаций. Сомнительные, с точки зрения надежности, конструкции должны быть, по возможности, освобождены от временной нагрузки, иногда под них подводят предохранительные леса. Эти участки ограждают и оповещают персонал, чтобы вблизи них не проводились работы, которые могут ухудшить состояние конструкций и создать аварийную ситуацию. Контроль качества изготовления элементов строительных конструкций производится с использованием неразрушающих и разрушающих методов испытаний. Однако подвергать каждое изделие испытаниям до разрушения является абсурдным, так как при этом не выйдет за пределы ворот комбината или завода ни одно изделие, которое будет использовано впрактике строительства, хотя при этом информация о действительной работе изделия будет обладать 100% - ной обеспеченностью. Неразрушающий метод не всегда дает полную характеристику испытуемого объекта, поэтому эти два метода используются в совокупности. Если провести неразрушающие и разрушающие испытания определенного количества объектов, а затем сопоставить результаты испытаний, то можно установить определенную взаимосвязь между ними. Итак, испытания конструкций зданий и сооружений являются составным элементом обследования, но по своей методологии, по аппаратурному обеспечению и по методам 33 обработки представляют самостоятельное направление экспериментальной механики. Цель этого направления состоит в создании методов и средств, позволяющих на базе экспериментальных исследований получить объективную информацию о свойствах конструкционных материалов, поведении элементов конструкций и действительной работе сооружений. Никакой, даже самый точный расчет, с точки зрения использования вычислительной техники, не может дать объективной информации о действительном поведении реальных систем. В строительной механике, теории упругости и пластичности, сопротивлении материалов изучаются самые современные методы расчета идеализированных расчетных схем, но любой из этих методов должен быть построен на объективной информации, полученной из опыта, и ни один из них не может быть рекомендован к использованию для практических расчетов без его экспериментальной проверки. Парадоксальным является то, что в рамках сформулированных расчетных схем с использованием современных ЭВМ можно получать результаты расчета с погрешностью 10 -8 и менее (это определяется числом цифр значения величины, выдаваемой на цифропечать, или точностью выдачи информации на графопостроитель), тогда как исходная, вводимая в расчет информация по нагрузкам, прочностным характеристикам и отклонениям параметров действительного сооружения от его расчетной схемы характеризуется погрешностью, реально определяемой в пределах 20 – l0%. Это не снижает роль современных методов теории расчета сооружений, а лишь подчеркивает необходимость взаимной увязки точности методов расчета сооружений с точностью исходных предпосылок, определяемых экспериментом, иточностью получаемых результатов, фиксируемых при проведении эксперимента. Существенное влияние на формирование методов и средств испытания конструкций оказывает характер изменения внешних нагрузок, действующих на строительные 34 конструкции, здания и сооружения. Здесь различают статические нагрузки, которые постоянны по значению либо медленно изменяются во времени, и динамические, изменяющиеся во времени. Можно сформулировать три основные задачи, которые решаются с помощью методов и средств испытания строительных конструкций, зданий и сооружений. К первой задаче следует отнести определение теплофизических, структурных, прочностных и деформативных свойств конструкционных материалов и выявление характера внешнего воздействия, передаваемого на конструкции. Вторая задача связана с сопоставлением расчетных схем строительных конструкций, усилий и перемещений, которые определяются расчетным путем, с соответствующими усилиями и перемещениями, возникающими в реальной конструкции или ее модели. Третья задача – идентификация расчетных моделей, которая получила развитие лишь в последние годы. Эта задача связана с синтезом расчетных схем, который следует из анализа результатов проведенных экспериментальных исследований. Теоретически решение этой задачи смыкается с проблемами кибернетики, в частности с проблемой «черного ящика». Однако в отличие от классической постановки проблемы при рассмотрении практических задач известны некоторые характерные параметры системы, к которым можно отнести информацию о геометрии конструкции в плане, определяемой архитектурно-планировочными решениями, о типе или характере несущих конструкций, о наборе конструктивных элементов, применяемых в сооружениях. На основании анализа экспериментально полученных данных о внешних воздействиях и реакции системы (прогибы, деформации, скорости, ускорения) в рамках заданной расчетной модели выявляются ее параметры. Основы метрологии и стандартизации в строительстве 35 В условиях ускорения научно-технического прогресса в строительстве особое значение придается унификации строительных конструкций, деталей и узлов, повышению качества изготовления и монтажа строительных конструкций. Решение поставленных задач требует существенного повышения роли метрологии и стандартизации в строительстве. Метрология -это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Основоположником метрологической службы в России является Д.И. Менделеев. По его инициативе в 1843 году в Санкт-Петербурге была создана Главная палата мер и весов (ныне НИИ метрологии им. Д.И. Менделеева). Единство измерений предполагает, что результаты измерений выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью. Для качественного выполнения процесса измерений и обеспечения требуемой точности показаний измерительных приборов необходимо обеспечить единообразие измерений, т.е. совпадение результатов измерений, производимых в разных местах разными приборами. Выполнение этого условия зависит от уровня и состояния средств измерений в строительной отрасли, их использования, т.е. от метрологического обеспечения. Под единообразием средств измерений понимают градуировку их в указанных единицах и соответствие нормам их метрологических свойств. В метрологии рассматривают: - единицы физических величин и их системы; - методы и средства измерений; - общую теорию измерений; - основы обеспечения единства и единообразия средств измерений; - эталоны и образцовые средства измерений; - методы передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. Метрология является научной основой метрологического обеспечения, под которым понимают установление и 36 применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, обработки полученных результатов, их оценки и представления в нормализованной форме. В узком смысле под метрологическим обеспечением понимают процесс подбора, комплектования и подготовки к работе различных измерительных приборов, необходимых для проведения конкретного испытания. Метрологическое обеспечение включает следующие основные направления: - разработка и хранение эталонов единиц физических величин, используемых для воспроизведения их особо точных аналогов; - воспроизведение и передача эталонных единиц с помощью образцовых приборов другим средствам измерений; - разработка, аттестация, постановка на производство и выпуск в обращение рабочих средств измерений, обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, научных исследований и других видов деятельности; - разработка стандартных справочных данных об основных физико-механических константах и свойствах материалов, методах их получения; - проведение обязательных государственных и ведомственных поверок средств измерений с целью определения их пригодности к применению, оценки фактической точности воспроизведения измеряемых физических единиц. Определим основные понятия, связанные с поверкой средств измерений. Измерения неразрывно связаны с инженерными изысканиями, проектированием и строительством зданий и сооружений; в этом смысле они являются одним из важнейших путей познания проектируемого объекта строительства и создания его в процессе воздействия. 37 Соответствие положения установленных конструкций проектному проверяют в процессе исполнительной съемки, сущность которой составляют также измерения. Эксплуатация зданий требует регулярных измерений с целью проверки геометрических параметров, обеспечивающих условия нормальной их работы. И здесь измерения служат обеспечению надежности и долговечности работы конструкций зданий и сооружений как в пространстве, так и во времени Измерением называют нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Основное уравнение измерения имеет вид (формула 2.1): Q = qU, (2.1) где: Q – значение физической величины; q – числовое значение величины в принятых единицах; U – единица физической величины. В ходе эксперимента получают измеренное значение величины, т.е. значение величины, приближенно соответствующее ее истинному размеру. Следует отметить также истинное значение величины, которое выражает истинный размер величины в данных единицах измерения. Результаты измерений должны быть сопоставимыми независимо от места, времени и используемых технических средств. Единство измерений достигается тем, что их производят стандартными методами, а результаты выражают в установленных стандартных единицах измеряемых физических величин. В настоящее время национальным органом, который занимается вопросами стандартизации и обеспечением единства измерений, является Федеральное агентство по технологическому регулированию и метрологии – Росстандарт. Эталоном измерения называют меру или измерительный прибор, предназначенные для воспроизведения с наивысшей достижимой точностью хранения единицы физической величины в общегосударственном или международном 38 масштабе. Существуют эталоны ньютона, ампера, секунды и других величин. Государственный реестр включает свыше ста первичных и специальных эталонов. В научно-технической литературе термин «эталон» часто употребляют в широком смысле как образец для сравнения. Поверка средств измерений – определение метрологическими органами погрешностей средств измерений и установление их пригодности к применению. Различают государственную (производится органами государственной метрологической службы) и ведомственную (производится органами ведомственных метрологических служб) поверку средств измерений. |