3. Оцінювання дефектів залізобетонних конструкцій.

Розрахункове оцінювання залишкової несучої здатності та експлуатаційної придатності виконують відповідно до чинних норм з використанням даних, отриманих при обстеженнях.

Розрахунки виконують в один або два етапи.

На першому етапі визначають несучу здатність перерізів, ширину розкриття тріщин, прогини тощо.

При цьому, якщо:

F≤F_u (S, R_bn, γ_b,γ_bi, R_sn,γ_s,γ_si);

а_crc≤ [a_crc]

f≤[f]

то конструкцію вважають придатною до подальшої експлуатації без підсилення або відновлення.

Зовнішнє зусилля F (повздовжню силу N, згинальний момент М, поперечну силу Q) обчислюють за фактичними навантаженнями і впливами, способи визначення яких було розглянуто раніше і порівнюють з теоретичною несучою здатністю перерізу F_u.

Конструкції в яких відсутні дефекти та пошкодження, котрі можуть знизити несучу здатність елементів, а також у випадках, коли передбачені у подальшому змінення навантажень не викличуть збільшення внутрішніх зусиль (N, M, Q), вони можуть перевірятися розрахунком за нормами, чинними під час проектування. У протилежному випадку розрахунок конфігурації слід виконувати за нормами, які діють на момент обстеження.

Нормативні опори бетону R_bn і арматури R_sn визначають за результатами випробувань, отриманих у процесі обстежень, за формулами, наведеними раніше. У випадку неможливості або складності визначення нормативного опору за формулою R_n=R_ср - βS на першому етапі розрахунку допускається обчислення нормативного опору за середнім значенням міцності матеріалу за формулою R_i=k_s R_is з урахуванням коефіціентів К_из і К^’_из відповідно до бетону і арматури (табл. 3.1)

Чинними нормами з проектування залізобетонних конструкцій використовується характеристика бетону за міцністю – клас бетону – замість раніше використовуваної марки бетону. Взаємозв’язок цих характеристик може бути встановлено згідно таблиці 3.2.

Таблиця 3.1. Значення розрахункових коефіціентів, які враховують змінення властивостей матеріалів і конструкцій.

Категорія стану конструкцій	Киз	К’из	К’’из
І – справне (нормальний)	1	1	1
ІІ – працездатний (нормальний)	0,9	0,95	0,9
ІІІ – обмежено працездатний (задовільний)	0,8	0,9	0,8
ІV – непрацездатний (непридатне до нормальної експлуатації)	-	-	-
V – аварійне (аварійний)	-	-	-

Примітки:

1. К_из ,К’_из , К’’_из – коефіціенти, що враховують змінення властивостей бетону, арматури і зчеплення арматури з бетоном відповідно.

2. При зменшенні проти вимог норм і проекту площі спирання збірних елементів необхідно провести орієнтовний розрахунок опорного елементу на зрізування і зминання бетону.

3. При обчисленому коефіціенті запасу k_з≤1,3 приймається V категорія , при 1,3≤k_з≤1,6 – ІІІ категорія стану.

4. При визначенні категорії стану конструкцій достатньо хоча б однієї ознаки, яка характеризує цю категорію.

Таблиця 3.2. Дані про співвідношення між марками і класами бетону за міцністю при стиску.

Марка бетону за міцністю при стиску	Співвідношення міцності бетону відповідним маркам і класам бетону за міцністю при стиску
	Клас бетону за міцністю при стиску	Умовна марка бетону, що відповідає класу бетону за міцністю при стиску
		Бетон усіх видів, окрім ніздрюватого	Відмінність від марки бетону, %	Ніздрюватий бетон	Відмінність від марки бетону, %
1	2	3	4	5	6
М15	В1			14,47	-3,5
М25	В1,5	-	-	21,70	13,2
М25	В2			28,94	+15,7
М35	В2,5	32,74	-6,5	36,17	+3,3
М50	В3,5	45,84	-8,1	50,64	+1,3
М75	В5	65,48	-12,7	72,34	-3,5
М100	В7,5	98,23	-1,8	108,51	+8,5
М150	В10	130,97	-12,7	244,68	-3,55
М150	В12,5	163,71	+9,1	180,85
М200	В15	196,45	-1,8	217,02
М250	В20	261,93	+4,8
М300	В22,5	294,68	-1,8
М300	В25	327,42
М350	В25	327,42	-6,45
М350	В27,5	360,16	+2,9
М400	В30	329,90	-1,8
М450	В35	458,39	+1,9
М500	В40	523,87	+4,8
М600	В45	599,35	-1,8
М700	В50	654,84	-6,45
М700	В55	720,32	+2,9
М800	В60	785,81	-1,8

Примітка: Умовна марка бетону – середнє значення міцності бетону з серії зразків (кгс/см²), приведений до міцності зразка базового розміру (куба з ребром 15см) у відповідності до ГОСТ 10180-78*, при номінальному значенні коефіціента варіації міцності бетону.

Для конструкцій, запроектованих згідно з раніше діючими нормами, з використанням допустимих напружень σ_adm у тих випадках, коли в них відсутні дефекти і пошкодження, а також відомі напруження і коефіціенти запасу К_з, віднесені до міцнісної характеристики, яку визначають, нормативний опір може бути встановлений за формулою:

R_n= K_з σ_adm (3.1)

Конструкції, які мають дефекти і пошкодження, що можуть знизити несучу здатність, необхідно розраховувати за нормами, діючими на період обстеження з урахуванням їх фактичного стану.

Геометричні характеристики перерізів арматури S встановлюють за фактичними значеннями, отриманими за результатами обстежень з урахуванням ослаблень та пошкоджень корозією, температурними та іншими впливами. У випадку, коли збережені діаметри арматури складають менше 50% початкового, такі стрижні у розрахунках рекомендується не враховувати.

Коефіціенти надійності бетону γ_b і арматури γ_s, а також коефіціенти умов роботи бетону γ_bі і арматури γ_sі, приймають за нормами.

При виконанні перевірочних розрахунків зниження несучої здатності нормальних перерізів внаслідок порушення зчеплення арматури з бетоном рекомендується враховувати введенням у розрахункові формули норм коефіціенту К_из. (табл. 3.1).

Слід мати на увазі, що порушення зчеплення арматури з бетоном внаслідок корозії може знизити несучу здатність конструкцій:

• при товщині шару корозії не більше 0.5мм і відсутності повздовжніх тріщин - до 8%;

• при товщині шару корозії не більше 3 мм і відсутності повздовжніх тріщин з розкриттям до 2 мм – до 15%;

• при товщині шару корозії більше 3 мм – до 30%.

Розрахункову ширину розкриття тріщин а_crc і прогину f, визначених за фактичними міцнісними характеристиками бетону і арматури, геометричними розмірами з урахуванням коефіціентів К_из, К’_из, К’’_из порівнюють з допустимими значеннями , наведеними у чинних нормах.

Категорії вимог до тріщиностійкості залізобетонних конструкцій, а також граничнодопустимої ширини розкриття тріщин в умовах неагресивного середовища наведені: для обмеження проникності конструкцій - у таблиці 3.3., для забезпечення збережуванності арматури – у таблиці 3.4.

Якщо за результатами розрахунку на першому етапі не задовольняється хоча б одна з вимог граничних станів і при цьому різниця між отриманими і допустимими нормами значеннями не перевищує 25%, виконують другий етап. При різниці більше 25% розрахунки за другим етапом можна не виконувати, а конструкція підлягає підсилюванню.

На другому етапі методами статичного моделювання визначають надійність конструкції – початкову її ймовірність безвідмовної роботи за першою Р_І і другою Р_ІІ групами граничних станів на момент обстеження.

Таблиця 3.3. Умови непроникності залізобетонних конструкцій.

Умови роботи конструкцій	Категорія вимог до тріщиностійкості залізобетонних конструкцій і гранично допустима ширина (аcrc1) і (аcrc2) розкриття тріщин (мм), що забезпечують обмеження проникності конструкцій
1	2
1.Елементи, що сприймають тиск рідин і газів при перерізі: повністю розтягнутому; частково стиснутому	1-а категорія; 3-я категорія; аcrc1=0,3 аcrc2=0,2
2.Елементи, що сприймають тиск сипучих тіл	аcrc1=0,3 аcrc2=0,2

Таблиця 3.4. Категорії вимог до тріщиностійкості залізобетонних конструкцій.

Умови експлуатації конструкцій	Категорія вимог до тріщиностійкості залізобетонних конструкцій і гранично допустима ширина (аcrc1) і (аcrc2) розкриття тріщин (мм), що забезпечує збереження армтури
	Стрижньової класів А-І, А-ІІ, А-ІІІ, А-ІV, дротяної класів В-І, Вр-І	Стрижньової класів А-V i A-VI; дротяної класів В-ІІ, Вр-ІІ	Дротяної класів В-І, Вр-ІІ і К-7 при діаметрі дроту 3 мм і менше
1. У закритому приміщенні.	3-я категорія; аcrc1=0,4 аcrc2=0,3	3-я категорія; аcrc1=0,3 аcrc2=0,2	3-я категорія; аcrc1=0,1 аcrc2=0,2
2. На відкритому повітрі, а також у грунті вище або нижче рівня грунтових вод	3-я категорія; аcrc1=0,4 аcrc2=0,3	3-я категорія; аcrc1=0,2 аcrc2=0,1	2-а категорія; аcrc1=0,2
3. У грунті при змінному рівні грунтових вод	3-я категорія; аcrc1=0,3 аcrc2=0,2	2-а категорія; аcrc1=0,2	2-а категорія аcrc1=0,1

Таблиця 3.5. Перелік навантажень для розрахунку тріщиностійкості залізобетонних конструкцій.

Категорія вимог до тріщино-стійкості залізобетонних конструкцій	Навантаження, що враховують при обстеженні у разі
	утворення тріщин	розкриття тріщин		за закриттям тріщин
		нетривалому	тривалому
1	Постійні, тривалі та нетривалі
2	Постійні, тривалі та нетривалі	Постійні, тривалі та нетривалі		Постійні та тривалі
3	Постійні, тривалі та нетривалі	Постійні, тривалі та нетривалі	Постійні та тривалі

Примітка: тривалі та нетривалі навантаження враховуються відповідно до чинних норм.

При одночасному виконанні двох нерівностей Р_І≥0,9986 та Р_ІІ≥0,95 конструкцію вважають придатною до експлуатації. У іншому випадку – необхідне підсилення.

Розрахункове оцінювання технічного стану не потрібне і конструкція має бути виведена з експлуатації, якщо у процесі обстежень виявлені явні ознаки аварійного стану конструкції:

Конструкцію вважають непридатною до подальшої експлуатації, якщо за характером силових тріщин встановлено, що:

• виникло розривання розтягнутої арматури;

• досягнута межа текучості арматури у нормальному або похилому перерізі та ширина розкриття тріщин складає 1,5 мм і більше;

• виникло роздроблення бетону стиснутої зони у нормальному перерізі або над похилою тріщиною.

Експлуатаційну придатність конструкції можна визначити за величиною прогину. Конструкція знаходиться в аварійному стані, якщо величина прогину перевищує 1/50 прольоту (ознака текучості арматури) або у 1,5 і більше перевищує прогин від контрольного навантаження, яке обумовлено естетичними вимогами (роздроблення бетону стиснутої зони з одночасною текучістю арматури).

Перевірочні розрахунки залізобетонних конструкцій за впливом температури під час пожежі виконують відповідно до чинних норм з урахуванням коефіціентів роботи бетону і арматури, як було розглянуто раніше у курсі «Будівлі і споруди та їх поведінка в умовах пожежі».