Бетонные и железобетонные конструкции

,

где t - время распространения ультразвука, мкс;

l - расстояние между центрами установки преобразователей (база прозвучивания), мм.

При тщательном проведении испытаний этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности  бетонных и железобетонных конструкциях. Недостатком его является большая  трудоемкость работ по отбору и испытанию  образцов.

Такие конструкции, как балки, ригели, колонны, должны прозвучиваться в поперечном направлении, плита - по наименьшему размеру (ширине или  толщине), а ребристая плита - по толщине  ребра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инструментальные  измерения геометрических параметров конструкций.

Определение геометрических параметров бетонных и железобетонных конструкций и производится по рекомендациям  настоящей методики. При этом фиксируются  все отклонения от проектного положения.

Минимальные геометрические параметры конструкций следует  назначать такими, чтобы обеспечивать:

- возможность надлежащего  размещения арматуры (расстояния  между стержнями, защитный слой  бетона и т.д.), ее анкеровки  и совместной работы с бетоном;

- достаточную жесткость  конструкций;

- необходимую огнестойкость,  водонепроницаемость конструкций,  тепло- и звукоизоляцию, коррозионную  стойкость, радиационную защиту  и т.п.;

- возможность качественного  изготовления при бетонировании  конструкций.

В конструкциях зданий и  сооружений следует предусматривать  их разрезку постоянными и временными температурно-усадочными швами, расстояния между которыми назначают в зависимости  от климатических условий, конструктивных особенностей сооружения, последовательности производства работ и т.п.

Определение и оценку лакокрасочных  покрытий железобетонных конструкций  следует производить по методике, изложенной в ГОСТ 6992. При этом фиксируются следующие основные виды повреждений: растрескивания и отслоения, которые характеризуются глубиной разрушения верхнего слоя (до грунтовки), пузыри и коррозионные очаги, характеризуемые размером очага (диаметром) в мм. Площадь отдельных видов повреждений покрытия выражают ориентировочно в процентах по отношению ко всей окрашенной поверхности.

При наличии увлажненных  участков и поверхностных высолов  на бетонных и железобетонных конструкций  определяют величину этих участков и  причину их появления.

Результаты визуального  осмотра бетонных и железобетонных конструкций фиксируются в виде карт дефектов, нанесенных на схематические  планы или разрезы здания, или  составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классификации дефектов и повреждений  с оценкой категории состояния  конструкций.

Геометрические параметры  конструкции проверяются измерительными инструментами с точностью ± 1 мм. Контролируемые размеры, методы и  средства контроля устанавливаются ГОСТ 13015.1-81. Геометрические размеры конструкций и их сечений должны соответствовать рабочим чертежам и ГОСТу на данный вид конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диагностика их состояния.

Диагностика технического состояния бетонных конструкций

Прочностные характеристики бетона и напряженное состояние  железобетонного массива строительной конструкции в процессе её эксплуатации могут существенным образом изменяться относительно проектных значений.

Качество бетона различных  сооружений определяют в следующих  основных случаях:

• по требованию контролирующей организации, которая осуществляет технический надзор за объектом в период его эксплуатации, а также согласно требования проекта и специальных нормативных документов;
• из опасения, что качество бетона с течением времени ухудшилось – утратило свои первоначальные параметры и не соответствует техническим условиям, что может привести к самопроизвольному разрушению объекта или его части;
• при принятии решения о возможности использования старых железобетонных конструкций в новом строительстве, или целесообразности полного, частичного демонтажа объекта при его реконструкции.

Существует множество  разных методов определения прочности  бетонных и железобетонных строительных конструкций. Это методы:

• упругого отскока;
• пластических деформаций;
• отрыва и скалывания ребра конструкции;
• отрыва со скалыванием;
• ультразвуковой;
• керновых проб и другие.

Однако, большинство из них  неприемлемо для старых сооружений в связи с несоответствием  прочностных характеристик верхнего слоя бетона толщиной около 100 мм и внутренней части массива строительной конструкции.

Поэтому на практике используется два известных метода исследований качества железобетонных сооружений, которые длительное время находились в эксплуатации – это ультразвуковой и керновых проб.

Ультразвуковой является неразрушающим методом определения  прочности бетона по градуировочной зависимости, которую устанавливают  на основании параллельных испытаний  под прессом и неразрушающим  методом, не менее чем 20 серий контрольных  кубов. Контрольные образцы отбирают на посту формирования из произвольно  выбранных замесов. Диапазон изменения  прочности бетона серий образцов должен быть таким, чтобы для построения градуировочной зависимости коэффициент  вариации их прочности не превышал 30%.

Необходимо отметить, что  ультразвуковой метод определения  качества бетона старых строительных конструкций является не достаточно надежным и эффективным в связи  со сложностью градуировки аппаратуры и неизвестным составом бетона исследуемого объекта, что приводит к значительной погрешности в получаемых результатах.

Наиболее достоверным  методом исследования фактической  прочности бетона старых конструкций  в глубине массива является метод керновых проб. Сущность метода заключается в высверливании из бетонного массива кернов-цилиндров диаметром не менее 100 мм с последующим испытанием их на гидравлическом прессе.

Однако данный метод существенно  нарушает целостность массива, что  в некоторых случаях являются недопустимым для особо ответственных  сооружений или конструкций.

Научно-производственной фирмой «ЛЕАН» совместно с институтом геотехнической механики НАН Украины под руководством д.т.н. В. С. Кулинича разработан метод  определения прочности бетона и  напряженного состояния железобетонного  массива с помощью локального гидроразрыва.

Физической основой метода есть количественная зависимость критического давления жидкости при гидроразрыве изолируемого участка нагнетательной камеры от напряженного состояния и  свойств материала исследуемого объекта.

Сущность метода заключается  в следующем. В намеченном для  оценки участке бетонного массива  сверлят измерительный шпур диаметром 10-40мм и требуемой глубины. В заданной части шпура герметизируют нагнетательную камеру, в которую высоконапорным насосом закачивают жидкость до критического давления, приводящего к гидроразрыву стенок камеры. Инструментально фиксируются  численные значения параметров локального гидроразрыва и определяются прочностные  параметры бетона сооружения.

Необходимо отметить, что  этим методом возможно определять и  напряженное состояние массива  железобетонной конструкции.

Данный параметр до настоящего времени определялся только расчетным  путем и не всегда отвечал фактическому значению напряжения в ж/б массиве, что искажало реальную картину технического состояния исследуемого объекта.

Место, количество, длина  и направление сверления измерительных  шпуров для оценки напряженного состояния  бетонного массива методом локального гидроразрыва обуславливается поставленными  задачами. В одном измерительном  шпуре по параметрам локального гидроразрыва можно определить численные значения двух главных компонент поля напряжений, действующих в плоскости, ортогональной  продольной оси нагнетательной камеры.

Поэтому для общей оценки напряженного состояния заданного  участка бетонного массива необходимо наличие не менее двух взаимно  ортогональных измерительных шпуров, ориентированных в направлении  действия главных компонент тензора  напряжений.

Метод локального гидроразрыва дает возможность получить белее  достоверные результаты качеств  бетона старых сооружений по сравнению  с ультразвуковым методом и требует  значительно меньшего нарушения  целостности массива в сравнении  с керновым методом.

Это позволяет более эффективно и надежно проводить обследования, диагностику и оценку технического состояния бетонных, железобетонных сооружений разного назначения, а  также разрабатывать мероприятия  по их защите и укреплению.

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ II

 

Как показывают результаты обследований, повреждения колонн от силовых воздействий достаточно редки, что объясняется значительной недогруженностью колонн промышленных зданий и наличием в них определенных резервов несущей способности. Поэтому  во многих случаях при реконструкции  производственных зданий не требуется  усиливать или заменять колонны  и для обеспечения их дальнейшей нормальной эксплуатации можно ограничиться лишь небольшими ремонтными работами по ликвидации отдельных повреждений.

Необходимость усиления колонн возникает, как правило, только при  значительном увеличении нагрузок, а  также в случае существенного  коррозионного износа конструкций. Поскольку колонны воспринимают нагрузки от всех вышележащих конструкций, их полная разгрузка крайне сложна, поэтому основной задачей при  выборе способа усиления колонн является обеспечение возможности выполнения работ под нагрузкой или с  частичной разгрузкой (например, снятие временных нагрузок).

Как и для других конструкций, усиление колонн может быть выполнено  методом увеличения сечения, изменением конструктивной схемы или комбинированным  методом. Наиболее распространенный способ повышения несущей способности  колонн — увеличение сечения элементов. При усилении центрально-сжатых колонн должно быть обеспечено минимальное  смещение центра тяжести усиленного сечения от линии действия сжимающих  усилий, в связи с чем для  них рационально симметричное усиление.

При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами  одного знака целесообразна несимметричная схема усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в  сторону действия момента. Если моменты  различных знаков близки по абсолютной величине, то, как и в случае центрально-сжатых   колонн, следует использовать симметричную или близкую к ней схему усиления.

В некоторых случаях центрально-сжатые или сжатые с небольшим эксцентриситетом колонны могут быть усилены обетонировкой. При конструировании усиления необходимо обеспечить совместную работу бетона усиления и основного стержня, в этом случае колонна после усиления может рассматриваться как железобетонный стержень с жесткой арматурой.

К наиболее эффективным способам усиления колонн предварительно напрягаемыми элементами, относятся :

• увеличение сечений предварительно напрягаемыми распорками;
• введение в работу усиливаемых колонн предварительно напряженных элементов из труб и других жестких профилей;
• комбинированное усиление — разгрузка колонны вводимыми в ее работу предварительно напрягаемыми элементами с последующим ее усилением увеличением сечений.

 

 

 

 

Рис. 1 Усиление колонны  металлическими обоймами:

 

1 – силиваемая колонна;

2 – ветви обоймы;

3 – планки обоймы;

4 – опорный уголок

 

Дополнительную продольную арматуру приваривают у шествующей с помощью соединительных коротышей, которые во избежание пережогов  выполняют из арматуры класса A-I диаметром 10-16 мм и располагают на расстоянии друг от друга не менее 20 диаметров  продольной арматуры в шахматном  порядке.

При невозможности выполнения замкнутой обоймы, например при примыкание колонны к  стене, рекомендуется  устройство «рубашек» - незамкнутых  с одной стороны обетонок.

При этом способе усиления необходимо обеспечить надежную анкеровку  поперечной арматуры по концам поперечного  сечения «рубашек». 
В колоннах это осуществляется путем приварки хомутов к арматуре колонн.

При усилении «рубашками»  локальных поврежденных участков, как  и при усилении обоймами, их необходимо продлить на неповрежденные части конструкции  на длину не менее 500 мм, а также  не менее длины анкеровки продольной арматуры, не менее ширины грани  элемента или его диаметра и не менее пяти толщин стенки «рубашки».

По конструктивным соображениям диаметр продольной и поперечной арматуры «рубашек» принимают не менее 8 мм, при вязаных каркасах минимальный диаметр хомутов  – 6 мм.

При невозможности увеличения сечения колонн и сжатых сроках производства работ по усилению, рекомендуется  металлические обоймы из уголков, устанавливаемых  о граням колонн, и соединительных планок между ними.

Эффективность включения  металлической обоймы в работу колонны  зависит от плотности прилегания уголков к телу колонны и от предварительного напряжения поперечных планок.

Для плотного прилегания уголков  поверхность бетона по граням колон  тщательно выравнивается скалыванием  неровностей и зачеканкой цементным  раствором.

Предварительное напряжение соединительных планок осуществляется термическим способом. Для этого  планки приваривают одной стороной к уголкам обоймы, затем разогревают  газовой горелкой до 100-120°С и в  разогретом состоянии приваривают  второй конец планок. 
замыкание планок осуществляют симметрично от среднего по высоте колонны пояса.