книги / Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений

ких характеристик на этих участках.

При наличии доступа преобразователей к арматуре прозвучивание должно производиться по схеме арматура — бетон. О ка­ честве сцепления арматуры с бетоном судят по величине амплиту­ ды первого вступления, форме огибающей амплитуд многократных отражений импульсов и времени реверберации.

7. Оценка степени коррозионного износа арматуры и закладных деталей

Определение состояния стальной арматуры и закладных дета­ лей производят по следующим показателям: характеру коррозии арматуры и закладных деталей; толщине и плотности продуктов коррозии; структуре стали;' физико-химическим характеристикам.

При оценке коррозионного повреждения арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций различают следующие виды коррозии: сплошная (равномерная и неравномерная), местная (яз­ вы, пятна), точечная (питтинги), а также в виде коррозионных тре­ щин (рис. 3.13),

Чг

Рис. 3.13. Виды коррозии арматуры железобетонных конструкций:

а— местная точечная (пнттинговая); б — местная язвенная; в — местная пятнами; г — сплошная равномерная; д — сплошная неравномерная

При определении состояния стальной арматуры и закладных деталей в процессе предварительного обследования выявляют ха­ рактер коррозии (тонкий налет ржавчины, отдельные пятна, сплош­ ная равномерная, сплошная неравномерная, слоистая, пластины ржавчины, местная в виде язв, точечная в виде питтингов), а также толщину продуктов коррозии. Толщина продуктов, коррозии может

93

быть установлена неразрушающим методом с помощью приборов., которыми замеряют толщину немагнитных противокоррозионных покрытий на стали (например, ИТП-1, МТ-ЗОН, МИП-10 и др.), а также микрометром. В местах, где продукты коррозии стали хоро­ шо сохраняются, можно по их толщине ориентировочно судить о глубине коррозии по соотношению

Площадь поражения поверхности арматуры оценивают визу­ ально в процентах. Глубину коррозионных поражений определяют в зависимости от-вцда коррозии арматуры. При равномерной корро­ зии толщину отделяющейся пленки ржавчины определяют с по­ мощью микрометра.

При язвенной коррозии удаляют слой ржавчины травлением в 10%-ном растворе соляной кислоты с добавлением 1 %-ного раство­ ра уротропина с последующей промывкой. После этого арматуру опускают на 5 мин в насыщенный раствор нитрата натрия и осу­ шают фильтровальной бумагой. Глубину язв определяют с по­ мощью индикатора с иглой или с прмощыо микроскопа, установ­ ленных на штативе.

Условная оценка коррозионного состояния арматуры приведена в табл. 3.11 [39].

Структуру стали в необходимых случаях исследуют в лаборато­ рии с целью обнаружения возможных дефектов в виде трещин, включений и местных изменений. Что касается физико-механичес­ ких испытаний’образцов арматурных сталей, то оии предусматри­ вают определение прочности на растяжение, относительного удли­ нения при разрыве, предела текучести, числа перегибов.

Для сварных соединений конструктивных элементов различают

94

три характерных случая коррозии (рис. 3.14):

Рис. 3.14. Характерные виды коррозии сварных соединений: а — равномерная; б — преимущественная коррозия наплавленного металла (с варпо-

го шва); в — преимущественная коррозия околошовной зоны

коррозия всех участков соединений (швы, околошовная зона, основной металл) протекает практически с одинаковой скоростью;

с большой интенсивностью корродирует сварной шов; наибольшей коррозии подвержена околошовная зона. Неравномерность коррозии сварных соединений зависит от при­

мененных при сварке электродов и агрессивной среды. Особенности коррозии сварных соединений, как существенно влияющие на на­ дежность конструкций, должны указываться в заключении по ре­ зультатам обследования.

3.7.ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЙ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ОБСЛЕДУЕМОГО КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА,

ФАКТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ВОЗДЕЙСТВИИ

Оценить напряженное состояние конструктивного элемента, сте­ пень опасности выявленных дефектов и повреждений и их влияние йа несущую способность элемента, влияние увеличения нагрузки на конструкцию, выполнить поверочный расчет и т. п. возможно толь­ ко при установлении расчетной схемы обследуемого элемента.

Расчетная схема любого конструктивного элемента должна от­ ражать условия опирания или соединения с другими смежными эле­ ментами, геометрические размеры (величина пролета, свободной или расчетной длины и т. п.), вид нагрузки и ее распределение по длине элемента, точки приложения сосредоточенных нагрузок, вели­ чину заданного эксцентриситета и др.

За основу расчетной схемы принимается расчетная схема, при­ веденная в технической документации (проектах или пояснительной записке к расчету). Более точные сведения, а также возможные раз­ личия или отклонения в расчетной схеме конструктивного элемента устанавливаются при обследовании.

Практика обследования конструкций показывает, что различия в реальной статической работе конструкций по сравнению с при­ нятой в проекте встречаются довольно часто.

95

Нередко в проекте принимается шарнирное сопряжение ригеля с колонной, в то же время в натуре опорный узел может восприни­ мать определенную величину изгибающего момента, что приводит к перераспределению усилий в элементах поперечной рамы здания.

Иногда не выполняется в полном объеме монтажная сварка ри­ гелей с колоннами в многоэтажных зданиях, запроектированных по рамной схеме. В этих случаях ригели не могут воспринимать пол­ ностью опорные моменты и работают как однопролетные балки, что может вызвать появление трещин в средней части пролета и даже привести к аварийному состоянию.

Неточный монтаж элементов здания (отклонения колонн от вер­ тикали, смещение ригелей и подкрановых балок на опорах и др.) приводит к возникновению дополнительных неучтенных моментов в колоннах как в плоскости поперечных рам, так и из их плоскости и в отдельных случаях может вызвать аварийное состояние.

Существенное изменение в расчетной схеме и, соответственно, в статической работе конструкции может вызвать просадка одного или нескольких отдельно стоящих фундаментов под колонны одно­ этажных или многоэтажных рам.

Важным моментом в установлении реальной расчетной схемы конструкций является определение фактических нагрузок и учет влияния на их работу различных воздействий (температурных, влажностных и др .).

Величины нагрузок, действующих на конструкцию, место и ха­ рактер их воздействия указываются в проектных материалах, фак­ тическая. масса конструкции — в заводских паспортах. Величины постоянных нагрузок контролируют путем уточнения фактических геометрических размеров элементов, контрольных вскрытий конст­ рукций покрытия или перекрытия с измерением толщин составляю­ щих слоев (выравнйвающих стяжек, засыпок, утеплителя и т. д.) и взятием проб для определения плотности материалов, после чего вычисляется соответствующее значение нагрузки на единицу площа­

При обследовании промышленных зданий следует уточнить так­ ж е действительную схему расстановки оборудования на перекрыти­ ях, его фактическую массу, режим работы механизмов, мостовых или подвесных кранов, их воздействие на конструкции. При этом следует выяснить состояние подкрановых путей, крепление рельсов к подкрановым балкам и балок к колоннам, выполнить необходи­ мые геодезические съемки.

При обследовании объектов, связанных с выделением техноло­ гической пыли (металлургические предприятия, предприятия про­ мышленности стройматериалов и др.) следует обращать внимание на многолетнее скопление пыли на горизонтальных поверхностях строительных конструкций, так как толстый слой технологической

96

пыли скрывает возможные дефекты и повреждения элементов, з главное создает существенную дополнительную нагрузку. Извест­ ны случаи обрушения конструкций покрытия металлургических за­ водов, одной из причин которых явилось воздействие дополнитель­ ной нагрузки от тяжелой пыли.

Влажность, температуру и другие характеристики среды в по­ мещениях, оказывающих влияние на работу конструкций, исследу­ ют путем соответствующих анализов.

Измерение температуры воздуха производится с помощью тер­ мометров (ртутных или спиртовых), измерение влажности воздуха— с помощью психрометров и гигрометров, скорость движения возду­ ха — с помощью анемометров.

При обследовании сложных в конструктивном решении частей зданий и сооружений и отсутствии проектной и другой технической документации для выявления расчетной схемы прибегают к пробной загрузке элементов. В этом случае уточнение с помощью приборов напряженного состояния различных зон элементов позволяет более обоснованно принять их расчетную схему. Подробнее об испытании конструкций пробной нагрузкой будет сказано в 3.8.

Анализ всех полученных данных при выяснении расчетной схе­ мы удобно выполнить в табличной форме, где следует указать:

а) проектные усилия при проектной статической схеме и расчет­ ных. нагрузках;

б) проектную расчетную несущую способность, жесткость и трещиностойкость при принятых в проекте характеристиках материа­ лов;

в) фактические усилия при действительной расчетной схеме и реальных нагрузках;

г) фактическую несущую способность, жесткость, трещиностойкость по уточненным характеристикам, сечений и материалов.

Сравнение этих данных показывает, как влияют на усилия вэле­ ментах величины реальных нагрузок и изменения в статической схе­ ме работы конструкции, как изменяется несущая способность конст­ рукции при уточнении натурных характеристик материалов, какоч реальный запас прочности.

Такое сопоставление позволяет выявить ослабленные конструк­ ции или их элементы, помогает разработать мероприятия по обеспе­ чению эксплуатационной надежности конструкции, назначить опти­ мальное усиление.

3.8. ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПРОБНОЙ НАГРУЗКОЙ

. Испытание пробной нагрузкой производится в случаях, когда при обследовании не может быть четко установлена расчетная схе­ ма конструкции, когда выявить' фактические параметры ее техни­ ческого состояния обычными методами обследования не представ­ ляется возможным, а поверочные расчеты не дают достаточно на­ дежных результатов.

По характеру внешних воздействий различают испытания ета-

тической или динамической нагрузкой. При испытании статической нагрузкой конструкцию загружают неподвижными нагрузками в оп­ ределенном порядке с постепенным нарастающим увеличением этих нагрузок. Динамические испытания проводятся при нагрузках, рез­ ко изменяющих свои значения во времени или меняющих в процес­ се испытаний свое положение на испытываемой конструкции.

Испытания динамической нагрузкой позволяют получить необ­ ходимые данные как для конструкций, воспринимающих в обычных условиях эксплуатации статическую нагрузку, так и для конструк­ ций, работающих при действии динамической нагрузки.

Следует учитывать, что для конструкций, испытывающих при эксплуатации динамические воздействия, испытание динамической нагрузкой является необходимым, позволяющим получить непосред­ ственную оценку динамических характеристик объектов исследова­ ния. Ниже рассмотрены вопросы испытаний конструкций пробной нагрузкой только применительно к оценке их качества при обследо­ вании [27].

Статические испытания. Для оценки жесткости и трещцностой-

кости железобетонных конструкций статические испытания являют­ ся прямым методом контроля. При этом жесткость оценивается обычно по величине прогибов, а трещиностойкость — по усилию трещинообразования и ширине раскрытия трещин.

При оценке прочности конструкции метод статического испыта­ ния является косвенным, так как конструкция обычно не доводится до разрушения, а наибольшая величина статической нагрузки, при­ ложенной к изделию при испытании, принимается равной эксплуа­ тационной (т. е. расчетной нагрузке с коэффициентом надежнос­ ти у / . равным единице) или лее несколько большей, но не превы­ шающей расчетную нагрузку с у / !>1.

Испытание пробной статической нагрузкой может проводиться при нахождении конструкции в проектном положении (т. е. без из­ влечения ее из состава здания и сооружения), а также в демонти­ рованном состоянии на специальном стенде.

Испытания конструкций проводятся в. соответствии с требова­ ниями ГОСТ 8829—85.

Испытание конструкций пробным нагружением производится при положительной температуре воздуха. Перед началом испытаний проводят освидетельствование конструкции, а именно: определяют фактическую прочность бетона одним из неразрушающих методов; проверяют геометрические размеры конструкции и отклонения их от проектных размеров; фиксируют места расположения внешних дефектов (трещин, сколов и др .), измеряют шаг трещин и макси­ мальную ширину их раскрытия; на трещины устанавливают гипсо* вые м.аяки.

При проведении испытаний фиксируется образование и развитие трещин, ширина их раскрытия, замеряются прогибы и смещение ар­ матуры относительно бетона на торцах конструкции. Результаты ис­ пытаний заносятся в специальные ведомости, там же зарисовывает­ ся схема развития трещин.

98

загружающих материалов.

В заключение следует отметить, что существенным недостатком: статических испытаний является их трудоемкость, определяемая необходимостью загружения конструкции достаточно большой наг­ рузкой.

Динамические испытания. Основными задачами испытания кон­

струкций и сооружений динамической нагрузкой являются: определение динамических характеристик конструкции (часто­

ты собственных колебаний, периода колебаний и коэффициента за­ тухания) ;

определение характеристик динамических эксплуатационных' нагрузок (их значений, направления, частоты);

выявление основных характеристик: амплитуды колебаний, час­ тоты, ускорения, формы вынужденного колебания и динамического коэффициента при работе конструкции на эксплуатационные наг­ рузки;

влияние динамической нагрузки на прочность, жесткость и трещиностойкость конструкции;

возможность установки на конструкцию агрегатов с динамичес­ кими нагрузками;

влияние динамической нагрузки на нормальные эксплуатацион­ ные условия сооружений и на. ход технологического процесса;

влияние физиологического воздействия вибрации сооружения на организм человека.

Для получения отмеченных динамических характеристик при ис­ пытании и обследовании конструкций используют три основных ви­ да динамических нагрузок:

неподвижная вибрацио'нная нагрузка, создаваемая работой различных механизмов и агрегатов с неуравновешенными массами (различные станки, вентиляторы, стационарные двигатели или спе­ циальные возбудители вынужденных колебаний — вибростенды и вибромашины);

ударная нагрузка, передаваемая на конструкцию через песча­ ную подушку при падении специальных грузов весом«0,1% от ве­ са конструкции с высоты 2.—2,5 м; возможно также создание удар­ ной нагрузки при резком удалении груза, подвешенного на конст­ рукцию с нижней стороны;

подвижная вибродинамическая нагрузка (мостовые краны, раз­ личные транспортные средства, конвейеры и т. п.).

Под воздействием динамических нагрузок, приложенных к кон­ струкции, в ней возникают колебания, которые разделяют на сво­ бодные (собственные) затухающие и вынужденные колебания прос­ той или сложной формы.

Параметры колебаний или динамические характеристики опре­ деляются по специальным графикам ^ виброграммам, получаемым с помощью регистрирующих приборов. •

Для регистрации колебательных процессов применяются раз-' личные виброметры и вибрографы (динамический прогибомер Гей­ гера, виброграф Гейгера,, ручной виброграф ВР-1). Другая группа

10о