3.7 Диагностика строительных конструкций здания
Диагностика технического состояния строительных конструкций разрабатывает методы обнаружения и устанавливает степень опасности повреждений и дефектов.
Результаты диагностики позволяют объективно оценивать, выявлять необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ по зданию; устанавливать и рассчитывать границы и объем строительных работ по усилению конструкций.
Применение новых объемно-планировочных схем зданий, повышение этажности и использование новых не совсем опробованных строительных материалов усложняет реализацию работ по технической диагностике.
Диагностика здания может осуществляться по двум направлениям: визуальному и инструментальному, как показано на блок-схеме (см. рис. 3.1).
Рис. 3.1. Блок-схема реализации диагностики технического состояния конструкций
Диагностику осуществляют двумя группами методов:
Лабораторные испытания, т.е. разрушающими методами контроля, отбором проб из обследуемых конструкций.
Неразрушающие методы, которые можно проводить непосредственно на работающей конструкции с помощью специальных приборов.
К лабораторным испытаниям часто обращаются при исследованиях каменной кладки (кирпич, растворы), бетонных конструкций, металлов и сплавов, древесины. Необходимо заметить, что отбор любого образца из конструкции – это трудоемкий процесс, связанный к тому же с ее обследованием. Поэтому количество проб (образцов) всегда ограничено, а достоверность результатов, полученных при минимальных выборках, не всегда высока. Для отобранных образцов не всегда удается создать физические условия работы конструкции (температуру, влажность), уже не говоря о потере в образце напряженно-деформированного состояния этого участка конструкции.
Неразрушающие методы контроля (см. рис.3.2) выгодно отличаются от лабораторных:
практически неограниченным количеством испытаний (измерений) на конструкции, что позволяет значительно повысить точность определяемых величин;
отказом от трудоемких процессов отбора образцов (проб) и их транспортировки;
испытанием конструкций в условиях ее эксплуатации (физические параметры);
применением различных (параллельных) методов испытаний, сопоставлением полученных результатов. Это дает повышение надежности получаемой информации;
быстротой и дешевизной испытаний;
получением результатов на месте испытаний.
3.7.1. Неразрушающие (полевые) методы испытаний конструкций
Метод определения прочностных характеристик основан на измерении пластических деформаций. Вдавливая шарик (или конус) в испытываемый материал, определяют его прочность по размерам отпечатка. Известны способы Бринелля, Роквелла, Виккуса и др.
К приборам упругого отскока или динамического действия относятся пружинные приборы: молотки Физделя, Кашкарова, пружинный прибор ЛИИЖТа, КМ, Польди и др.
Методы местных разрушений включают: выдергивание анкерных устройств, скалывание ребра конструкции, отрыв приклеенного стального диска. Эти методы основаны на эмпирических зависимостях между прочностью материала конструкции и усилиями отрыва.
Из акустических методов наиболее перспективным является ультразвуковой для определения прочности бетонных конструкций. Этот метод основан на генерации ультразвуковых акустических колебаний в конструкции. Частота колебаний при этом должна быть не менее 25 кГц. Функцией отклика является скорость распространения колебаний в теле конструкции.
Методы ионизирующих излучений. В этих методах используют рентгеновское излучение, гамма-лучи и нейтронное. Методы применяются для материалов конструкций с кристаллической решеткой для определения в них напряжений, плотности, влажности, положения арматуры и ее защитного слоя.
Магнитные и электрические методы применяются для стальных конструкций и арматуры в бетоне. Функцией отклика является изменение магнитной проницаемости в зависимости от величины напряжения в конструкции. Магнитным методом определяют напряжение ферромагнитных материалов, толщину защитного слоя арматуры и ее расположение в бетонной конструкции. Так же возможно определение влажности древесины.
Комплексные методы. Применение комплексных методов рекомендуется с целью повышения степени достоверности результатов испытаний. Для этого используют несколько приборов. При совмещении методов обосновывается общая методика исследований, так как измерения неравноточные. Обработку конечных результатов ведут с применением корреляционного анализа. В любом случае применение комплексных методов, особенно совмещение физико-механических исследований всесторонне обогащает и повышает точность и реальность получаемых характеристик материалов конструкций. На рис. 3.2 приведен перечень методов испытаний.
Рис.3.2 Неразрушающие методы испытаний конструкций