Введение

Практические занятия по дисциплине «Обследование и испытание сооружений» необходимы для более углубленного изучения курса.

Разработанные методические указания содержат сведения о принципах разработки конструктивных решений. Содержат методику расчета и проектирования строительных конструкций используемых в высотных, большепролетных зданиях и сооружениях.

Матер алы могут быть использованы в дипломном проектировании.

устранен я на основе предварительно проведенных обследований.

2. Задан я

Задание 1. Ознаком ться с трудами, составив обзорный документ Задание 2. Состав ть анализирующий отчет по результатам осмотра.

3. Исходные данныеА:

Сборники трудов исследователей Результаты о следования уникальных объектов

4. Теоретические положения

Еще на заре человечества, когдаДне существовало никаких теорий и расчетов, люди уже строили себе жилища, не сознавая, что вступают в невидимый конфликт с силами природы, в противоборство в первую очередь с силами гравитации, которые, воздействуя на конструкцию, создают в ней внутренние силы, стремящиеся разрушить материал,

разорвать имеющиеся в конструкции связи. И Если конструкция была в состоянии преодолеть эти силы, то стро-

ительство завершалось успешно. В противном случае происходили аварии, даже катастрофы. Единственным руководством для строителей тех времен был опыт, полученный ими при возведении различных сооружений. Опыт подсказывал возможность построения подобных или строительство более крупных объектов, чем построенные, если они удовлетворительно выпол-няли свои функции, а примерами аварий предостерегал от повторения оши-бочных решений и увеличения размеров.

Первым, известным (по документам) из Библии случаем драматической развязки конфликта между замыслами человека и реальными возможностями, является обрушение Вавилонской башни.

3

В начале нашей эры в Фиденах обрушился амфитеатр, под обломками которого погибли многие тысячи человек. Аварии конструкций возникали по разным причинам на протяжении всей истории строительства. Случаются они и в настоящее время.

В 1879 году, через 19 месяцев после начала эксплуатации, в Англии обрушился Тейский мост длиной 3,5 км, шириной 4,5 м. Мост был рассчитан на вертикальную нагрузку с двадцатикратным запасом прочности. Пролетные строения опрокинулись от воздействия горизонтальной ветровой нагрузки. Катастрофа послужила толчком для уточнен я расчетов на ветровую нагрузку.

нему проезжала конн ца. О рушение произошло в результате резонанса,

аварии В 1905 годубв Петер урге о рушился Египетский мост, когда по

порожденного р тм чным шагом ольшой массы конницы, в результате стали уч тывать возможность возникновения резонанса.

В 1907 году про зошло о рушение Квебекского моста в Канаде

28 января 1922 годаАв Вашингтоне обрушилось покрытие над зрительным залом кинотеатра «НикарбокарД». Погиб 91 человек и 200 получили тяжелые ранения. Причиной аварии послужили перегрузка перекрытия снегом и низкая температура наружного воздуха, вызвавшие дополнительные сжимающие напряжения в верхних поясах стропильных ферм. Стали больше внимания уделять температурным воздействиям.

через реку Св. Лаврентия длиной 988м, с главным пролетом 549м. Обрушение произошло во время строительства. Из 86 работников погибло 75 человек.

длиной 1662м, с главным пролетом 854м. Обрушение произошло через 4 месяца после начала эксплуатации в течение 45 минут в результате динамических колебаний, вызванных ветром, имевшим скорость 18,8 м/с. В настоящее время динамический характер ветровых воздействий учитывается.

В 1940 году в США обрушился висячий мостИчерез реку Такома

В 1972 году на Филиппинах в г. Нага-Сити обрушился мост во время религиозных представлений на реке. Обрушение произошло в результате односторонней перегрузки собравшимися на мосту зрителями.

В 1956 году в Советском Союзе обрушилось покрытие меланжево-го комбината. Причиной обрушения оказались перегрузка снегом и пылью, перепад температур в анкерных участках затяжек, а также нарушения, допущенные при производстве строительных работ.

4

В 1957 году обрушилась железобетонная водонапорная башня. Причиной обрушения послужило применение в нижней части башни бетона невысокой прочности.

В 1959 году обрушился силосный корпус зернового элеватора с квадратными ячейками, выполненный по типовому проекту. В 1961 году произошло обрушение типового силосного корпуса зернового элеватора с

Скруглыми ячейками. Причинами аварий послужили отступления от норм и низкое качество бетона. В некоторых случаях аварии силосных корпусов не наход ли как х-л бо разумных объяснений.

В 1965 году в США разрушилось здание склада размером 350x42м высотой 27 м с покрыт ем из трехшарнирных арок. Разрушение произошло в результате сдвига фундаментов, вызванного распором в опорах арок. Пр ч ной аварии явилось неудачное проектное решение - не была предусмотрена установка затяжек в уровне опор арок.

через 20 лет после про зведенной реконструкции производства. Причиной

В аратовебна мукомольном заводе №1, размещавшемся в

аварии послуж ло неудачное размещение тонкостенных металлических бункеров для зерна в непосредственной близости от внутренней поверхности стены. При осво ождении от зерна стенки бункеров ударяли в стену мельницы, не рассчитанную на динамические горизонтальные

воздействия. А Как видим, к авариям приводятДразнообразные причины, которые

возникают на всех этапах создания и эксплуатации объектов. Иногда они являются результатом недостаточного уровня знаний о работе конструкций, а иногда - халатности и недобросовестности строителей и эксплуатационников. Для устранения возможности возникновения аварий требуется длительное накопление опытных данныхИ, а также повышение

профессиональной подготовки специалистов.

Увеличение надежности и улучшение конструктивных решений должно базироваться на опыте строительства и на научных исследованиях, имеющих многовековую историю. Становление и развитие строительной техники и науки шло постепенно, по мере накопления всё новых и новых данных.

5

Практическая работа № 2. (4 часа) Обследование стальных конструкций

1. Цель:

Освоить методику проведения обследований металлических конструкций

2. Задание:

3. Исходные данные:

4. Теорет ческбе

Техн ческое состояние стальных конструкций определяют на основе оценки следующ х факторов:

- наличие отклоненийАфактических размеров поперечных сечений стальных элементов от проектных;

- наличие дефектов и механических повреждений; - состояние сварных, заклепочных и болтовых соединений;

- степень и характер коррозии элементов и соединений; - прогибы и деформации; Д - прочностные характеристики стали согласно [7];

- наличие отклонений элементов от проектного положения. Определение геометрических параметров элементов конструкций и

их сечений проводят непосредственными измерениямиИ. Определение ширины и глубины раскрытия трещин проводят

осмотром с использованием лупы или микроскопа. Признаками наличия трещин могут быть подтеки ржавчины, шелушение краски и др.

Классификация и причины возникновения дефектов и повреждений в металлических конструкциях представлены в приложении Ж.

При обследовании отдельных стальных конструкций учитывают их вид, особенности и условия эксплуатации. В производственных зданиях особое внимание уделяют стальным покрытиям, колоннам и связям по колоннам, подкрановым конструкциям; в прочих зданиях - состоянию узлов сопряжения главных и второстепенных балок с колоннами, состоянию стоек, связей и других конструкций.

6

При оценке коррозионных повреждений стальных конструкций определяют вид коррозии и ее качественные (плотность, структура, цвет, химический состав и др.) и количественные (площадь, глубина коррозионных язв, значение потери сечения, скорость коррозии и др.) характеристики.

Площадь коррозионных поражений с указанием зоны распространения выражают в процентах от площади поверхности конструкции. Толщину элементов, поврежденных коррозией, измеряют не менее чем в трех на более поврежденных коррозией сечениях по длине элемента. В каждом сечен и проводят не менее трех измерений.

поврежденного слоя равной одной трети толщины слоя окислов.

потери - оч сткубот шлака внешний осмотр в целях обнаружения трещин и

Обследован е сварных швов включает в себя следующие операции:

других поврежден й; - определен е дл ны шва и размера его катета.

Поверочный расчётРАСЧЁТЫстальных конструкций выполняется с целью установления: возможности дальнейшейДэксплуатации конструкций без каких-либо ограничений; возможности эксплуатации конструкций с

ПОВЕРОЧНЫЕ

ограничениями до проведения плановых ремонтно-восстановительных работ; необходимости усиления конструкций; необходимости немедленного прекращения эксплуатации в аварийной ситуации.

Проверку прочности элементов, имеющихИослабления в виде вырезов, вырывов, подрезов и т.п., следует производить по площади нетто с учётом эксцентриситетов от смещения центров тяжести ослабленного сечения относительно центра тяжести первоначального сечения в соответствии с указаниями СП 16.13330.2011 [12, п. 9.1.1]. При этом допускается вместо формулы (105) [12] при отсутствии бимомента применять формулу с использованием компенсирующих добавок усилий

7

Для проверки прочности изгибаемых элементов, подверженных коррозии, расчётный момент сопротивления допускается определять по формуле

искривление элементов. И Сжатые сплошностенчатые стальные конструкции, имеющие общие

искривления, следует рассчитывать как внецентренно сжатые. Отличие работы искривленных стержней от внецентренно сжатых (рис. 1.1) следует учитывать умножением стрелки искривления стержня f0 в ненагруженном состоянии на коэффициент K перехода от максимальной стрелки искривления к эквивалентному эксцентриситету, принимаемому

9

не учитывать. Это объясняется тем, что в большинстве случаев в стержнях есть резервы несущей способности за счёт унификации сечений, градации сортамента, неполного использования прочностных свойств металла.

Допустимые относительные искривления приведены в табл. 1.4.

10