Лекция 5

нагрузок и воздействий на обследуемые конструкции

основного (технического) обследования производится детальный осмотр конструкций. Цель его: выявить

конструкции и их элементы, изготовление, транспортиро-вание, монтаж или эксплуатация которых проводилась с отклонениями от проекта. Отклонения от проекта на доэксплуатационной стадии «жизни» конструкций вызывают, напомним, дефектами, а в процессе эксплуатации – повреждениями конструкций.
Элементы с дефектами и повреждениями делятся на две группы: элементы с отклоне-ниями, не вызывающими видимых разрушений; элементы с локальными разрушениями.
Первая группа: нарушения в опирании конструкций; ненадлежащее качество сварки; ослабление болтовых соединений; лишние монтажные швы; погнутость сжатых стержней; отсутствие горизонтальных или вертикальных связей.
Вторая группа: ослабление элементов в виде среза болтов, надрезов, сколов, обрыва арматуры, коррозионного поражения стали и бетона, трещин в материале.
Для самостоятельного повторения:
три категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций, предельные значения ширины длительного и кратковременного раскрытия трещин в бетоне при применении различных классов арматуры и для разных условий эксплуатации - то есть, одно из допустимых отклонений действительного состояния конструкций;
виды и причинах коррозии бетона; коррозия стали;
влияние на свойства материалов влажности, попеременного замораживания и оттаивания, солнечной радиации, химических сред, температуры окружающего воздуха.


В начало

трещин в бетонных, железобетонных и каменных конструкциях измеряют с помощью:
градуировочных

луп с 6...8-кратным увеличением;
микроскопом МПБ2 (трубкой Бринелля) с 24- кратным увеличением и ценой деления  0,05 мм и 0,02 мм, предел измерения  6,5 мм;
микроскопом МБС-2 с 75кратным увеличением и ценой деления  0,05 мм;
микроскопом МИР2 (продел измерения 0,015...0,6 мм).


В начало

целлулоидных или бумажных трафаретов с нанесёнными на них линиями толщиной

0,05...2 мм путём совмещения линий с краями трещины; масштабных линеек при раскрытии трещин более 2 мм (точность измерений 0,3 мм).
Глубина трещин определяется: по следу на поверхности керна, высверленного из тела конструкции по трещине; с помощью стальных комбинированных щупов; ультразвуковым методом.
Характер трещин в кладке каменных зданий наряду с искривлением горизонтальных и вертикальных линий фасадов говорит об общем состоянии стен. Следует различать случаи, когда осадка здания прекратилась, причинённые ею деформации стабилизировались, а следы их исправлены. Более сложны случаи, если осадка или другие деформации стен по каким-то причинам продолжаются и даже возникли вновь. В этих случаях приходится проводить наблюдение за состоянием или поведением трещин во времени с помощью описанных далее способов.
В начало

распространяющихся на всю толщину каменных стен, наблюдаются трещины поверхностные, свидетельствующие

о степени износа и прочности материалов стены и самой стены в целом.
Небольшому износу (до 20 %), считающемуся хорошим, способствует монолитность кладки, при которой видимых изменений в ней не обнаруживается, камни и раствор сохраняют прочность, а сцепление камней с раствором не нарушено.
При износе стен от 20 до 40 %, характеризуемом как удовлетворительное их состояние, местами наблюдается разделение кладки на отдельные камни вследствие начинающейся потери сцепления камня с раствором, хотя сам раствор ещё сохраняет прочность. Признаком этого явления является выпадение раствора в швах между отдельными камнями.

В начало

% характеризует плохое состояние кладки, её прогрессирующее ослабление, признаком чего

служит потеря раствором прочности, появление волосяных трещин, выпадение или разрушение некоторых камней, а иногда и выпучивание отдельных мест стены.
Трещины в вертикальных и горизонтальных швах при общем удовлетворительном состоянии кладки дают сигнал о перегрузке участков стен (при смене перекрытий, увеличении нагрузки, при надстройке). При худшем состоянии кладки трещины от перегрузки идут через камни. Особенно снижают несущую способность кладки горизонтальные трещины в простенках и вертикальные в перемычечных конструкциях.


В начало

в металлоконструкциях осматривают после их предварительной очистки металлическими щётками. Внешние

дефекты сварки (подрезы, кратеры, неравномерность шва по длине и др.) определяют путём осмотра всей поверхности невооружённым глазом; для выявления мелких дефектов используют градуировочные лупы. Катеты швов измеряют универсальными шаблонами.
Мелкие трещины в металле и сварных швах выявляют при помощи индикаторного пенетранта, люминесцентных дефектоскопов, а также промазкой керосином и мелом. Скрытые дефекты выявляют с помощью ультразвуковых и магнитных методов, а также методами ионизирующих излучений.


В начало

металлоконструкций устанавливают визуальной оценкой состояния противокоррозионной защиты предварительно очищенных от

загрязнений конструкций и инструментальными замерами участков с повышенным коррозионным износом. Толщину повреждённых коррозией элементов замеряют штангенциркулями, измерительными скобами, толщиномерами с точностью измерений не менее 0,1 мм. Замеры производят после удаления с поражённых участков пластовой ржавчины и противокоррозионного покрытия.
Натяжение заклёпок и болтов контролируют молотком, а неплотность прилегания головок к пакету и зазоры между листами в пакете - с помощью щупов толщиной 0,1...0,5 мм.


В начало

размеров трещин, дефектов, повреждений и деформаций конструкций наносят на чертежи

(планы, разрезы, развёртки) в масштабе 1:50...1:200. Планы и развёртки должны иметь координатную сетку (прямоугольную, полярную и т.п.), которая привязывается к характерным осям или точкам (реперам) здания.
Дефекты и повреждения узлов сопряжения и отдельных участков конструкций фотографируют или наносят на чертежи (эскизы) крупного масштаба (1:5...1:20). На чертежах указывают очертание и размеры дефектов, повреждений и деформаций конструкций, направление, длину, ширину и глубину трещин. Для краткости записывать результаты измерений на планах, развёртках и в таблицах рекомендуется в закодированном виде.


В начало

деформаций горизонтальных или вертикальных поверхностей наносят на схемы, на которых

для наглядности выявляют, наподобие горизонталей, линии равных отклонений от горизонтальной или вертикальной плоскостей. Сечения принимают равными 2…5 мм в зависимости от степени отклонения или нарушения положения или местных дефектов обследуемого элемента и его общих размеров.
Иногда дефекты и повреждения играют и положительную роль: позволяют выявить армирование железобетонных конструкций. Но чаще при обследовании приходится добавлять к существующим естественным ещё и искусственные повреждения - обнажать арматуру для определения её диаметра, класса стали, шага стержней и толщины защитного слоя бетона.
Положение и диаметр арматуры, расположенной с достаточно большим шагом и неглубоко в теле бетона, можно определить магнитным методом, при сложных схемах армирования и глубоко расположенной арматуре – с использованием ионизирующих излучений.
В начало

массы конструкций устанавливают по рабочим чертежам или по результатам обмеров

с учётом коэффициентов надёжности по нагрузке согласно СП 20.13330-2011 (актуализир. редакция СНиП 2.01.07-85 ).
Постоянные нагрузки от стационарно установленного оборудования, трубопроводов и агрегатов определяют по паспортным данным или рабочим чертежам с учётом схемы их размещения и опирания на конструкции. Коэффициент надёжности по нагрузке для них принимается равным единице.
Постоянные нагрузки от веса покрытий и перекрытий принимают по результатам вскрытий кровли или пола с последующим определением толщины каждого слоя и плотности его материала. Если разделить слои не удаётся, вскрывают участки площадью 0,25 или 0,5 м2 и взвешивают содержимое каждого участка.
Для участка покрытия одной очереди строительства площадью до 3000 м2 вскрытия производят не менее чем в трёх местах; на каждые следующие 1000 м2 производят дополнительные вскрытия. Результаты вскрытий обрабатывают по формулам математической статистики. Коэффициент надёжности по нагрузке принимают равным единице.
В начало

определяют по паспортным данным или путём взвешивания кранов гидравлическими домкратами.
Нормативные

значения атмосферных нагрузок допускается определять по СНиП 2.01.07-85. Но в некоторых случаях требуется измерить снеговую нагрузку в тех частях кровель, где систематически из года в год скапливаются опасные для покрытий количества снега. С помощью трубчатого прибора, представляющего собой рычажные весы, вырезают образец и рассчитывают массу снежного покрова.
Степень агрессивности среды устанавливают по СНиП 2.03.11-85 в зависимости от температурно-влажностного состояния воздуха и содержащихся в нём химических реагентов. Температурно-влажностные параметры воздуха измеряют в тёплый и холодный периоды года в течение недели в дневное и ночное время при нормальной работе оборудования и систем вентиляции. Рекомендуется в этот же период отбирать пробы на содержание химических реагентов.
При анализе запылённости воздушной среды определяют химический состав пыли, её гигроскопические свойства и растворимость в воде; число проб из отложившейся на конструкциях пыли массой 100...250 г зависит от площади помещения и принимается не менее трёх с каждых 100 м2.
В начало
 

сопротивление образованию трещин в стадии I напряженно-деформированного состояния или сопротивление

раскрытию трещин в стадии II напряженно-деформированного состояния.
К трещиностойкости железобетонной конструкции или ее частей предъявляются при расчете различные требования в зависимости от вида применяемой арматуры. Эти требования относятся к нормальным и наклонным к продольной оси элемента трещинам и подразделяются на три категории:
первая категория — не допускается образование трещин;
вторая категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин при условии их последующего надежного закрытия (зажатия);
третья категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин.
Назад

действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; продолжительным считается раскрытие трещин

при действии только постоянных и длительных нагрузок. Предельная ширина раскрытия трещин (непродолжительная и продолжительная), при которой обеспечиваются нормальная эксплуатация зданий, коррозионная стойкость арматуры и долговечность конструкции, в зависимости от категории требований по трещиностойкости не должна превышать 0,05— 0,4 мм.
Предварительно напряженные элементы, находящиеся под давлением жидкости или газов (резервуары, напорные трубы и т.п.), при полностью растянутом сечении со стержневой или проволочной арматурой, а также при частично сжатом сечении с проволочной арматурой диаметром 3 мм и менее должны отвечать требованиям первой категории. Другие предварительно напряженные элементы в зависимости от условий работы конструкции и вида арматуры должны отвечать требованиям второй или третьей категории. Конструкции без предварительного напряжения, армированные стержневой арматурой.
Назад

по трещиностойкости зависит от категории требований по трещиностойкости: при требованиях

первой категории расчет ведут по расчетным нагрузкам с коэффициентом надежности по нагрузке (как при расчете на прочность); при требованиях второй и третьей категорий расчет ведут на действие нормативных нагрузок с коэффициентом 1. Расчет по образованию трещин для выяснения необходимости проверки по кратковременному раскрытию трещин при требованиях второй категории выполняют на действие расчетных нагрузок с коэффициентом; расчет по образованию трещин для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин при требованиях третьей категории выполняют на действие нагрузок с коэффициентом.
В расчете по трещиностойкости учитывают совместное действие всех нагрузок, кроме особых. Особые нагрузки учитывают в расчете по образованию трещин в тех случаях, когда трещины приводят к катастрофическому положению.
Назад

требованиях второй категории производят на действие постоянных и длительных нагрузок

с коэффициентом. На концевых участках предварительно напряженных элементов в пределах длины зоны передачи напряжений с арматуры на бетон 1Р не допускается образование трещин при совместном действии всех нагрузок (кроме особых), вводимых в расчет с коэффициентом. Это требование вызвано тем, что преждевременное образование трещин в бетоне на концевых участках элементов может привести к выдергиванию арматуры из бетона под нагрузкой и внезапному разрушению.
Трещины, если они возникают при изготовлении, транспортировании и монтаже в зоне, которая, впоследствии под нагрузкой будет сжатой, приводят к снижению усилий образования трещин в растянутой при эксплуатации зоне, увеличению ширины их раскрытия и увеличению прогибов. Влияние этих трещин учитывается в расчетах конструкций. Для элементов, работающих в условиях действия многократно повторных нагрузок и рассчитываемых на выносливость, образование таких трещин не допускается.
Назад

(бетон) при колебаниях температуры возникают тепловые волны, плавно, постепенно проникающие

вглубь элементов. Незначительные колебания не вызывают в конструкции существенных изменений, хотя в ней и возникает неравномерное поле напряжений. В материалах же с большой теплопроводностью (металл) тот же фактор вызывает существенные циклические деформации. Поэтому, например, железнодорожные и трамвайные рельсы пригоняются друг к другу с зазором.

Назад