6.4 Краткие теоретические сведения обследования элементов конструкций

Натурные обследования представляют собой комплекс мероприятий, позволяющих дать общую объективную оценку технического состояния конструкций, зданий и сооружений на основе выполненных инструментальных измерений.

Обследование конструкций и сооружений включает следующие виды работ:

- предварительное ознакомление с объектом в натуре и прикидочная оценка условий эксплуатации;

- изучение технической документации - проектные расчеты, рабочие и исполнительные чертежи, журнал ведения работ, акты на скрытые работы, журнал эксплуатации, документы о проведении ремонтных и других работ;

- осмотр сооружения – основная часть обследования, при котором на основе выполненных инструментальных намерений проверяется соответствие между представленной документацией и сооружением в натуре (выявление и регистрация осадок и смещений, установление причин образования трещин, проверка геометрических размеров, от соблюдения которых зависит напряженно-деформированное состояние конструкций и их соединений, определение свойств материалов в конструкциях, выявление видимых и скрытых дефектов и др.).

К числу основных контролируемых параметров для железобетонных конструкций относятся: действующие нагрузки, прочностные свойства арматуры и бетона, толщина защитного слоя, рабочая высота сечения, число стержней, диаметр и класс арматуры, величина предварительного напряжения арматуры. Для определения этих параметров используются различные методы неразрушающего контроля: механические, акустические, электромагнитные, радиоизотопные и другие.

6.4.1 Поверочный расчет обследуемых конструкций

Поверочный расчет обследуемых конструкций производят по СНиП 2.03.01-84^* [6] и СП 52-101-2003 [8] с учетом результатов инструментальных измерений, уточненной расчетной схемы, действительных размеров конструкции, фактических свойств материалов, наличия дефектов и др.

В данной работе рассмотрен поверочный расчет железобетонной балки на изгиб по нормальному сечению для первой и второй группам предельных состояний.

Железобетонная балка загружена сосредоточенной нагрузкой.

Расчетная схема изгибаемого элемента прямоугольного сечения с одиночной арматурой приведена на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 – Схема изгибаемого элемента прямоугольного сечения

с одиночной арматурой

Расчетные формулы прочности:

Аb =b∙x;	Zb = h0 - 0,5∙x = ζ∙h0;	;	;
ΣNx=0.	Rs∙ As = Rb∙b∙x		Rs∙ As = Rb∙b∙ ∙ h0	(6.1)
ΣMS = 0.	M ≤ Rb∙ b∙x∙(h0 – 0.5∙x)		M ≤ ∙Rb∙ b∙x∙h02	(6.2)
ΣMb = 0.	M ≤ Rs ∙As ∙ (h0 – 0.5∙x)		M ≤ Rs ∙As ∙ ζ∙h0,	(6.3)

где M – изгибающий момент от внешних нагрузок; b, h – ширина и высота сечения; a – защитный слой бетона; R_S – расчетные сопротивления арматуры растяжению; A_S – площадь сечения арматуры; R_b – расчетное сопротивление бетона на сжатие; х – высота сжатой зоны бетона, h₀ – рабочая высота сечения; γ_b2 – коэффициент условия работы бетона по классу бетона.

ΣN_x=0. R_s∙ A_s = R_b∙b∙x

365∙153,9 = 36,4∙78∙х

х = 0,019 м

Прочность сечения элемента будет обеспечена, если момент М от внешней нагрузки не превышает расчетного момента М_u внутренних усилий относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры (формула 6.2) или относительно центра тяжести сжатой зоны бетона (формула 6.3).

Разрушение сечения может произойти либо вследствие достижения в растянутой арматуре предела текучести σ_S = R_S, либо последующего разрушения бетона сжатой зоны при напряжениях в арматуре, меньших предела текучести, σ_S < R_S. Схемы разрушений приводятся в приложениях А, Б, В.

Проверку прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой производят по пособию к СП 52-101-2003 [8]:

при момент внутренних усилий определяется из условия

(6.4)

где х – высота сжатой зоны, равная ;

– см. п. 3.17 [8] или таблицу приложения Л;

при изгибаемый элемент переармированный, тогда и момент внутренних усилий определяется из условия

, (6.5)

где – см. таблица 3.2 [8] или по таблице приложения Л.

При этом несущую способность можно несколько увеличить, используя рекомендацию п.3.18, б [8].

Расчет по прочности нормальных сечений следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению

Значение определяют по формуле СП 52-101-2003 [8] или по таблице приложения Л

(6.6)

где - относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных R_s

; (6.7)

- относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных R_b, принимаемая равной 0,0035.

Значение определяют по формуле СНиП 2.03.01-84* [6]

(6.8)

где - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

(6.9)