2.3. Определение прочностных характеристик материалов несущих конструкций.

2.3.1. Кирпичная кладка.

(по состоянию на 11.09.06)

Кладка несущих стен корпуса 17 выполнена из глиняного кирпича

пластического прессования на известковом растворе.

Определение предела прочности кирпичной кладки производилось

ультразвуковым методом прибором УК - 14П по эмпирическим форму-

формулам,разработанным лабораторией испытания сооружений ЛИСИ:

-предел прочности кирпича (при базе по поверхности 100 мм)

R₁=206,01/t₁ + 1,92 МПа

-предел прочности раствора кладки (при базе 40 мм)

R₂=168,73/t₂ + 0,76 МПа

Здесь: t₁ и t₂ - cкорости прохождения УЗК , соответственно, в кирпиче и растворе кладки в мкс, измеренные прибором УК-14П.

При этом прочности кладки определялась по формуле проф. Л.И.Онищика (Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций.М.,ЦИТП.1988) :

R =0,5R_u= 0,5АR₁(1-a/(b+0,5R₂/R₁) МПа

при

A=(9,81+R₁)/(9,81m+nR₁);

a=0,2, b=0,3, m=1,25, n=3.

При среднем значении предела прочности кирпича кладки (табл.15)

R₁=5,17 МПа, R_2,1=0,04R₁=0,21 МПа < R_2,ср=2,71 МПа, поэтому =1.

Статистическая обработка измерений по несущим стенам здания приведена в табл.1- 14, общая по зданию - в табл. 15.

Результаты определения прочности кирпичной кладки приведены в Приложении 3.

Судя по результатам расчетное сопротивление кладки для различных стен лежит в пределах 0,84 ... 0,93 МПа (8,58 ... 9,52 кг/см²). Среднее расчетное сопротивление соответствует 0,89 МПа (9,1 кг/см²).

2.3.2. Бетон.

(по состоянию на 10.09.06)

Контроль прочности бетона несущих конструкций здания производился прибором ударно-импульсного действия с микроконтроллером Оникс-2.2 (заводской №248, изготовлен НПП "Карат" (г.Челябинск), прибор сертифицирован-сертификат соответствия № 0000023 от 24.10.96. сертификат соответствия №0000023 от 27.10.96).

Прибор предназначен для определения прочности бетона неразрушающим ударно-импульсным методом в соответстствии с ГОСТ 22690-88 и ГОСТ 18 105-86.

Оценка прочности бетона производилась путем обработки не менее семи измерений в одной точке испытаний при коэффициентах преобразования а₀=0, а₁=0,6 для тяжелых и мелкозернистых бетонов.

Результаты определения прочности бетона приведены в Приложении 3.

Судя по результатам прочность бетона на кирпичном щебне на осевое сжатие соответствует классу бетона по прочности В15 (М200).

Выводы и рекомендации

1. Строительство корпуса № 12 относится к 1765-1773 годам. В 1806-1819 гг. выполняются два деревянных междуэтажных перекрытия на подкосах. В 1821-1824 гг. дворовая часть надстраивается 3-м этажом. В 1900-1902 гг. производится восстановление корпуса после пожара, произошедшего в мае 1900г. и устраиваются междуэтажные перекрытия в виде сводиков по металлическим балкам. Во второй половине ХХ века поперечные стены по оси 8, 9 и 10 и часть продольной стены по оси А были реставрированы. Корпус № 12 относится ко IIгруппе капитальности, ко 2 –му уровню ответственности (ТСН 50 – 302 – 2004) и находится под охраной КГИОПа.

2. Все стены корпуса №12 выполнены из полнотелого глиняного кирпича на известковом растворе. Продольные наружные (по оси А, Б и Р) и внутренние (по оси Е и Л) стены здания имеют большие арочные проемы на всю высоту стен. Толщина наружных стен 900 мм, внутренних –560 мм. В 1821-1824 годы поперечные стены со стороны двора и стена дворового фасада были надстроены. В дворовой фасадной стене были устроены полукруглые окна. В корпусе №12 поперечные стены являются несущими. Стена по оси 1 является общей стеной с корпусом №12а. Конструктивной особенностью поперечных кирпичных стен является то, что они прорезаны большим количеством арочных проемов шириной от 1.4 м до 1.6 м и усилены двусторонними контрфорсами с шагом 2,7...2,95м. Стены расположены с шагом 8,9...9,2м. Толщина стен 900 ... 930 мм. Толщина контрфорсов 730...750 мм. Выше уровня контрфорсов (примерно на 1м) толщина стены становится 550...570 мм. Все проемы заложены красным полнотелым кирпичом. Толщина заклада 600 ... 640 мм. Во второй половине ХХ века поперечные стены по оси 8, 9 и 10 и часть продольной стены по оси А были реставрированы.

Отмечаются следующие дефекты:

• В фасадных стенах в арочных перемычках над окнами наблюдаются отдельные трещины, раскрытием около 3мм.

• Наблюдаются участки деструкции кладки как снаружи, так и изнутри здания, произошедших вследствие замачивания при капиллярном поднятий влаги и при протечках кровли у карнизов.

• Продольные внутренние стены по оси Е и Л в осях 11-12 имеют сквозные трещины в арках раскрытием до 3мм. Арочная конструкция продольных стен по оси Е и Л сохранена только между осями 8 и 12. В остальных осях арочная конструкция ликвидирована и "продольные стены" играют роль пилястр в поперечных стенах.

• Характерными дефектами в поперечных несущих стенах являются трещины раскрытием 2-4 мм, идущие вверх от арочных проемов и, как правило, продолжающиеся вниз по контуру арочных проемов.

• Другим характерным дефектом поперечных стен являются вертикальные трещины раскрытием до 10 мм в контрфорсах в уровне первого этажа, развившиеся в результате коррозии металлических закладных элементов.

• Вследствие замачивания кладки внизу поперечных стен происходит деструкция кладки. В отдельных случаях глубина деструкции достигает размеров кирпича и высоты около метра.

• В местах опирания балок перекрытия в кладке развились вертикальные и наклонные трещины раскрытием до 5 - 8мм

• На стенах верхних этажей, в особенности вблизи примыкания к продольным стенам, происходит при интенсивных дождевых осадках практически повсеместное замачивание. В стенах наблюдаются механические повреждения.

• Причиной развития трещин, кроме неравномерных осадок, может служить ослабление кладки здания вследствие ее замачивания в результате многочисленных протечек с кровли и капиллярного поднятия влаги и неоднократного промерзания.

Несмотря на отмеченные выше дефекты, все стены находятся в удовлетворительном «работоспособном» техническом состоянии.

Согласно проведенных испытаний кирпича и раствора неразрушающим методом расчетное сопротивление кладки для различных стен лежит в пределах 0,84 ... 0,93 МПа (8,58 ... 9,52 кг/см²).

Рекомендуется среднее расчетное сопротивление кирпичной кладки принимать 0,9 МПа (9.21 кг/см²).

3. Междуэтажные перекрытия выполнены в виде сводиков по металлическим балкам. Металлические балки расположены с шагом 1.2 ... 1.5 м. Опорная часть балок расположена, в основном, в заложенных кирпичом проемах поперечных стен и лишь немногие балки опираются на перемычки над проёмами и на основную кирпичную стену. В месте опор под балки подложен лист толщиной 25 мм и шириной ~350 мм. Перекрытия в осях 8-10/А-В были реставрированы, вероятно, совместно с реставрацией во второй половине ХХ века стен в этом месте.

Отмечаются следующие дефекты:

• В связи с неудовлетворительным состоянием кровельного покрытия бетонные перекрытия замочены в основном, пределах верхнего этажа и в отдельных случаях в зоне сквозных отверстий. Постоянное замачивание и промерзание во влажном состоянии привело к коррозии балок.

• Отмечается также поверхностная коррозия металлических балок.

• В связи с деформациями металлических балок по примыканию бетонных сводиков к балкам образовались трещины раскрытием порядка 2-3мм.

Несмотря на отмеченные выше дефекты, бетонные перекрытия по металлическим балкам находятся в удовлетворительном «работоспособном» техническом состоянии.

Из проведенного расчета бетонных перекрытий по металлическим балкам следует, что нормативная полезная нагрузка на перекрытие составит 9.06 кН/м²(без учета нагрузки от собственного веса перекрытия и процента коррозии металлических балок). При учете коррозии металлических балок в 20% получим нормативную полезную нагрузку на перекрытие более5кН/м² (500 кгс/м²).

Следует оговорить, что расчет сводчатого перекрытия по металлическим балкам был проведен без учета работы бетона, т.к. при обследовании в некоторых местах наблюдалось отслоение бетона от металла двутавровых балок.

4. Чердачное перекрытие выполнено деревянным по металлическим балкам. В связи с неудовлетворительным состоянием кровельного покрытия перекрытие замочено. Местами наблюдается отслаивание досок подшивки потолка и их гниение. Чердачное перекрытие находится в неудовлетворительном «ограниченно работоспособном» техническом состоянии.

5. При реконструкции корпуса № 12 рекомендуется:

• Проинъецировать трещины в кирпичных стенах раскрытием более 1 мм.

• Произвести выемку в уровне 1-го этажа металлических закладных деталей и вычинку кладки контрфорсов в местах возникновения трещин, связанных с коррозией металла.

• Произвести работы связанные с рекомендациями по гидроизоляции стен, приведенные в части 8 книги 5.

• Восстановить поврежденные участки стен.

• Поверхностно корродированные металлические балки зачистить от коррозии и выполнить антикоррозионную обработку.

• Трещины в бетонных сводиках расшить и затереть цементно-песчаным раствором.

6. Все работы по восстановлению и реконструкции несущих и ограждающих конструкций здания корпуса №17 выполнять по специально разработанному проекту.

7. Работы по восстановлению и реконструкции корпуса следует выполнять высококвалифицированной организацией, имеющей опыт таких работ, при обязательном техническом контроле.

1 РОМГГиФ – Российское общество по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению международной ассоциации геотехников ISSMGE