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

допускаемой полезной нагрузки на тот или иной конструктивный элемент необходимо также учитывать опасность чрезмерной шири­ ны раскрытия трещин, поскольку в 30-е годы применялась только гладкая арматура, зачастую квадратного сечения. Прежде чем окончательно установить допускаемую полезную нагрузку, надо по ныне действующим нормам рассчитать ширину раскрытия трещин

внаиболее нагруженных сечениях.

4.4.РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИИ ИЗГИБАЕМЫХ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ НАРУШЕННОМ СЦЕПЛЕНИИ АРМАТУРЫ С БЕТОНОМ

Опыт обследований эксплуатируемых железобетонных конст­ рукций показывает, что наиболее распространенными эксплуатаци­ онными повреждениями являются нарушения сцепления арматуры

сбетоном, причем в большей степени они характерны для изгибае­ мых элементов. Причинами нарушения сцепления могут быть: кор­ розия арматуры, сколы защитного слоя бетона, воздействие мине­ ральных масел, нарушение структуры бетона вследствие темпера­ турных воздействий. Однако наиболее распространенной причиной нарушения сцепления арматуры с бетоном является коррозия арма­ туры, причем снижение несущей способности железобетонных кон­ струкций с корродирующей арматурой в основном зависит не от уменьшения ее сечения, а от нарушения сцепления.

Следует отметить, что развивающиеся по поверхности конструк­ ции вдоль арматурных стержней продольные трещины могут быть следствием не только протекающих процессов коррозии арматуры, но и раскалывания. С опасностью раскалывания в последнее время приходится считаться все чаще из-за повышения расчетных сопро­ тивлений арматуры и .все более широкого внедрения в практику строительства конструкций с эффективными тонкостенными сечени­ ями. Главная причина раскалывания — расклинивающее действие арматуры на бетон, которое проявляется не в стадии эксплуатации,

апри изготовлении. Однако при обследовании конструкций надо учитывать этот фактор нарушения сцепления, так как конструкции

стрещинами от раскалывания могут быть смонтированы в составе здания. Необходимо учитывать также, что наличие указанных тре­ щин не всегда приводит к снижению прочности сцепления, а лишь при превышении определенной ширины их раскрытия и длины раз­

вития.

Под воздействием перечисленных эксплуатационных факторов сцепление может нарушаться полностью, либо частично, т. е. сос­ тавлять какую-либо часть от своего первоначального обеспеченно­ го значения. Б большинстве случаев указанные причины приводят преимущественно к частичному нарушению сцепления арматуры с бетоном (до 70% от первоначального значения), и лишь значи­ тельная коррозия арматуры на стадии откола защитного слоя бе­ тона приводит к полному нарушению сцепления. При нарушении сцепления отмечается снижение граничного значения относитель-

121

ной высоты сжатой зоны £/? , что приводит к разрушению элемента как переармированного со снижением его несущей способности вследствие недоиспользования прочностных свойств растянутой арматуры. Следовательно при проведении обследований эксплуа­ тируемых изгибаемых железобетонных конструкций часто возни­ кает необходимость в оценке несущей способности конструкции при частичном, а иногда и полном нарушении сцепления арматуры с бетоном. Отправной точкой существующего метода расчета явля­

условий равновесия и граничным значением относительной высо­ ты сжатой зоны бетона в соответствии с [50].

Прочность нормальных сечений при нарушенном сцеплении ар­ матуры с бетоном оценивается по одному из возможных двух рас­ четных случаев:

1. При -я — нарушение сцепления не оказывает влияния на прочность нормальных сечений (£ ZR — высота сжатой зоны при

нарушении сцепления);

2. При | > £ "R — нарушение сцепления приводит к наступле­

нию предельного состояния по прочности вследствие раздавливания бетона сжатой зоны при напряжениях в арматуре меньших преде­ ла текучести.

Расчет выполняется с учетом выявленных при проведении об­ следований параметров повреждения, снижающего сцепление ар­ матуры с бетоном, геометрических характеристик сечения, проч­ ностных характеристик материалов и схемы трещин при их нали­ чии. При этом предполагается, что длина участка нарушения сцеп­ ления /d превышает расстояние между трещинами (фактическое, либо определенное теоретически) ld ~>1Сгс. Если ld< .lCTC нару­

шение сцепления не влияет на прочность нормальных сечений и расчет выполняется по методике [50].

В данном пособии не представляется возможным изложить з деталях существующую методику расчета изгибаемых железобе­ тонных элементов без предварительного напряжения с рассматри­ ваемым видом повреждения, поэтому ниже приводятся лишь неко­ торые особенности этой методики. Подробно же с этой методикой можно ознакомиться в [31], где приведены также конкретные при­ меры по оценке прочности нормальных сечений изгибаемых желе­ зобетонных элементов при нарушенном сцеплении арматуры с бе­ тоном.

Параметрами эксплуатационного повреждения могут служить: толщина слоя продуктов коррозии, либо ширина раскрытия про­ дольной трещины при коррозии арматуры, степень оголения повер­ хности стержня при механических сколах защитного слоя бетона. При пропитке бетона маслами необходимо установить глубину и длительность пропитки, при циклическом замораживании — оттаи­ вании — ориентировочное количество циклов.

Степень нарушения сцепления определяется критерием х, зави­ сящим от соотношения усилия сдвига арматурного стержня в бето­

122

бетоном, а также способы учета некоторых дефектов монтажа эле­ ментов железобетонных каркасов зданий [2, 17, 18].

4.5.ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ

СПОВРЕЖДЕНИЯМИ

Несущую способность поврежденных армированных и неармированных каменных конструкций определяют, согласно требовани­ ям норм с учетом выявленных в процессе обследования дефектов и повреждений и фактических значений прочности кирпича, раствора и арматуры.

При этом должны учитываться факторы, снижающие несущую способность конструкций:

наличие трещин и дефектов; уменьшение расчетного сечения конструкций в результате ме­

ханических, агрессивных й динамических воздействий, разморажи­ вания, пожара, эрозии и коррозии, устройства штраб и отверстий; эксцентриситеты, связанные с отклонением стен, столбов, ко­

лонн и перегородок от вертикали и выпучиванием из плоскости; нарушение конструктивной связи менаду стенами, колоннами и

перекрытиями при образовании трещин, разрывах связей; смещение балок, перемычек, плит на опорах.

Фактическая несущая способность обследуемой конструкции Ф

где N — расчетная несущая способность конструкций, определяе­

мая в соответствии с указаниями [51J без учета понижающих фак­ торов подстановкой в соответствующие расчетные формулы факти­ ческих значений прочности материалов, площади сечения кладки, бетона, арматуры и т. п.; Ктс — коэффициент снижения несущей

способности кладки, значения которого приведены в табл 4.2—4.5.

Таблица 4.2

Значения коэффициента К1С при наличии дефектов производства работ

124

Таблица 4.3

Коэффициенты снижения несущей способности /ТтС кладки стен, столбов

и простенков, поврежденных вертикальными трещинами при перегрузке

3.То же, при пересечении не более четырех рядов кладки длиной до 30— 35 см при количестве трещин не более трех на 1 м ширины (толщи­

Таблица 4.4

Коэффициенты снижения несущей способности Я тс кладки опор ферм, балок

и перемычек из полнотелого кирпича, поврежденных трещинами,

имеющих сколы и раздробления

125

Таблица 4.5

Коэффициенты снижения несущей способности /Стс кладки стен,

простенков и столбов, поврежденных при пожаре

Довольно часто повреждение каменных конструкций выражает­ ся в разрушении поверхностного слоя кладки и трещиностойкости оставшейся кладки на некоторую глубину (что характерно при многократном замораживании и оттаивании в увлажненном сос­ тоянии). В этом случае при оценке несущей способности следует уменьшить площадь поперечного сечения конструкции на глубину полного разрушения и отслоения кладки, а для оставшейся кладки ввести коэффициент К тс п0 аналогии с кладкой, поврежденной по­ жаром.

Поврежденные каменные и армокаменные конструкции подле­ жат конструктивному усилению, если их несущая способность с учетом коэффициента допускаемой перегрузки недостаточна для восприятия действующих или предполагаемых проектом реконст­ рукции нагрузок, т. е. при условии, если

где F — нагрузка, действующая на рассматриваемую конструкцию;

«пг — коэффициент допустимой перегрузки принимается равным: для каменных и бетонных конструкций — 1,15; для железобетон­ ных конструкций — 1,1.

Для конструкций, поврежденных трещинами, применение коэф­ фициента п пг не допускается.

Состояние, степень повреждения и необходимость конструктив­ ного усиления каменных конструкций определяются в зависимости от величины снижения (в процентах) несущей способности при на­ личии дефектов. Основные градации состояний, степень поврежде­ ний конструкций и рекомендации по их усилению представлены в табл. 4.6 [37].

126

Таблица 4.6

Градации состояний, степень повреждений и необходимость

усилений конструкций

Г л а в а 5

О С Н О В Н Ы Е П Р И Н Ц И П Ы У С И Л Е Н И Я И У С Т Р А Н Е Н И Я Д Е Ф Е К Т О В И П О В Р Е Ж Д Е Н И Й

Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н Н Ы Х И К А М Е Н Н Ы Х К О Н С Т Р У К Ц И Й

Необходимость усиления строительных конструкций в процессе их эксплуатации возникает как при реконструкции и техническом перевооружении предприятий, так и вследствие физического износа и различных повреждений, вызванных коррозией материалов, ме­ ханическими воздействиями, воздействиями агрессивной среды, не­ качественным изготовлением конструкций и нарушением норм про­ изводства строительно-монтажных работ, нарушением правил экс­ плуатации и условий технологии производства.

Учитывая большой объем реконструкции зданий и сооружений, в которых железобетонные и каменные конструкции занимают по­ давляющее большинство среди всех видов строительных конструк­ ций, вопросы практического применения различных эффективных способов их усиления приобретают в настоящее время большое на­ роднохозяйственное значение.

Усиление железобетонных и каменных конструкций или восста­ новление их несущей способности может быть выполнено различ­ ными способами. Выбор способа усиления, проведение необходи­ мых расчетов и разработка технологии выполнения усиления дол­ жны проводиться компетентными специалистами проектной или научно-исследовательской организации с учетом экономического обоснования и материальной возможности заказчика.

Способы усиления условно можно объединить в три группы: усиление без изменения расчетной схемы, с изменением расчетной схемы и с изменением напряженного состояния. Последние две группы усилений в большинстве случаев могут быть объединены, так как изменение расчетной 'схемы конструкции часто влечет за собой изменение и ее напряженного состояния. Условная схема классификации способов усиления конструкций и принципов их осу­ ществления представлена на рис. 5.1.

Следует отметить, что объем данного пособия не позволяет рас­ смотреть все известные к настоящему времени способы и приемы

128