29. Оценка деформаций конструкций и прочности материалов.

Перед проведением обследования необходимо подготовить необходимые инструменты, приспособления и приборы.

Предварительный осмотр здания осуществляется визуально и с помощью биноклей или других многократно увеличивающих приборов. Также используется фотографирование объекта и его частей.

Геодезическая съемка выполняется специалистами с помощью нивелиров, теодолитов, лазерных приборов и т. д.

Геологические и гидрогеологические исследования требуют проведения буровых работ или рытья шурфов вблизи стен подвала и фундаментов. Поэтому необходимы специальное оборудование (буровые установки", ломы, лопаты) и соответствующий персонал для выполнения этих работ.

Обмеры здания и дефектов выполняют с помощью измерительных инструментов: рулеток, измерительных лент, линеек, штангенциркулей, микрометров, угломеров, отвесов, уровней, микроскопов, приспособлений для замера трещин, катетов сварных швов и т. д.

Динамические характеристики конструкций определяют с помощью механических приборов, вибромарок, индикаторов часового вида, амплитудометров, частотометров, вибрографов и электрических приборов; осциллографов, магнитографов, самопишущих электрических приборов и др.

Для оценки прочностных свойств материала конструкций используют различные неразрушающие и разрушающие методы испытаний.

Прочность древесины можно определить прибором Певцова — по отпечатку в древесине от шарика, падающего с высоты 25 см, а также ультразвуковым способом и огнестрельным способом (по глубине проникновения пули в тело древесины).

Для определения прочностных свойств металла применяют пластический способ — отпечаток по Бауману. Применяют и более точные способы: на основе механических испытаний образцов, вырезанных из элементов конструкций и на основе химического анализа стружки металла.

К физическим методам контроля металла и сварных швов относятся: ультразвуковой, магнитографический, электромагнитный, рентгеновский и радиоизотопный.

Прочностные свойства бетона определяют также методами пластических деформаций — вдавливанием шариков в тело бетона с помощью молотков Физделя и Кашкарова, пружинного прибора ПМ, пистолета ЦННИСКа и др. Кроме этого, методами: механическим — на отрыв и скалывание, упругого отскока с помощью склерометра, и физическими — перечисленными выше. Ниже более подробно изложена методика определения прочности бетона.

Прочность кирпичной кладки определяют теми же приборами, что и прочность бетона, а также механическим испытанием вырезанных из кладки образцов кирпичей и раствора на прессах.

Для обеспечения безопасного проведения обследования необходимо специальное оснащение (каски, страховочные ремни, лестницы), а иногда и устройство подстраховочных лесов и др.

Измерение осадок фундаментов выполняют геометрическим нивелированием I класса с точностью ±1 мм. Для этого в конструкциях фундаментов и для дублирования в колонны или стены подвала закладывают (бетонируют) геодезические знаки - стенные и плитные марки, а в грунты - глубинные реперы в защитном колодце. Разность отметок марок и исходного репера соответствует абсолютной осадке.

Реперы закладывают на расстояние 50—160 м от здания с разных сторон в местах, удобных для обслуживания и вдали от проездов транспорта.

Измерение сдвигов фундаментов осуществляют методами: створа, триангуляция, направлений и комбинированным. Для этого используют теодолиты с накладными уровнями, алиниометры, лазеры, фототеодолиты, клинометры и др. геодезические приборы. Опорные знаки в виде труб или железобетонных (кирпичных) столбов зарывают в землю. В качестве опорных знаков могут использоваться глубинные реперы, пункты государственной триангуляции полигонометрии. В качестве наблюдаемых знаков используют подвижные и неподвижные визирные цели, а также марки с визирными целями.

Измерение кренов выполняют вертикальным проектированием, посредством измерения горизонтальных углов и по результатам измерений осадок фундамента. Проектируя теодолитом заметную точку в верхней части здания вниз на специально закрепленную в цоколе линейку, определяют по двум циклам проектирования величину крена. Разделив величину линейного крена на высоту здания, получают относительный крен.

После проведения замеров осадок, сдвигов и кренов здания, анализируют результаты и составляют отчетные документы; схемы расположения марок и знаков, графики и эпюры осадок, сдвигов и кренов в зависимости от времени и нагрузок. Описывают инженерно-геологическое строение основания и характеристики грунтов, конструкции сооружений, даются прогнозы и рекомендации по предупреждению недопустимых деформаций.

Прочностные свойства материалов и дефекты в конструкциях определяют с помошью неразрушающих методов контроля: акустических, ионизирующих излучений, магнитных и электромагнитных.

Например, ультразвуковыми методами можно определить динамический модуль упругости, измерить толщину конструкции, глубину трещин в бетоне, неоднородность и дефекты бетона, металла, дерева, сварных швов и клеевых соединений, прочность бетона и кирпича. Метод основан на измерениях параметров возбуждаемых колебаний и условиях их распространения.

В воздушных прослойках ультразвуковые колебания затухают, что позволяет выявлять дефекты. Для определения прочности материала используют тарировочные графики зависимости скорости звука в исследуемой конструкции и ее прочности. Графики составлены по образцам, которые затем подвергались механическим испытаниям на прессе.

Определить плотность и дефекты в конструкции, можно облучая материал гамма-лучами. На рис. 1.3 показан физический принцип радиометрического метода; облучая материал, регистрируют с помощью плотнометра СГП или радиометром РУ количество лучей, прошедших через конструкцию.

С помощью магнитометрических приборов ИНТ—М2 и ИНТ—70 можно измерить напряжение в металле и трещины. При этом используется магнитоупругий эффект — зависимость магнитной проницаемости от величины напряжений в металле (рис. 1.4)

Контроль за трещинами выполняется с помощью маяков: растворных (цементных, гипсовых) и пластинчатых (стеклянных и металлических). Чаще всего применяются гипсовые маяки. Маяки прикрепляют на очищенную поверхность конструкции перпендикулярно трещине (рис. 1.5 и 1.6).

Обязательно фиксируют в специальном журнале номер маяка, дату установки, ширину трещины. В журнале, кроме того, вычерчивают схему расположения маяков. При разрыве маяка, его меняют на другой. Так продолжается до ликвидации причин появления трещин.

При ширине раскрытия трещин более 0,3 мм необходимо принимать меры по усилению конструкций.

Измерение деформаций в сечениях и прогибов конструкций выполняют с помощью индикаторов часового типа, прогибомеров и тензодатчиков омического сопротивления и регистрирующей аппаратуры.

Датчики изготавливают из тонкой нихромовой проволоки 0 0,02— 0,08 мм в виде петель и заклеивают с двух сторон тонкими бумажными листами с выпуском двух концов. Затем эти датчики наклеивают на обезжиренную поверхность испытываемой конструкции и к ним присоединяют кабели.

Принцип действия тензометров сопротивления основан на изменении омического сопротивления проводников при их сжатии или растяжении. Изменение сопротивления проводников фиксируется измерительным прибором. На рис. 1.7 представлена принципиальная схема моста проволочного тензометра.

Методика определения деформации элементов основана на балансе мостовой схемы.