Пособия и методичка / Дементьева М.Е. Техническая эксплуатация зданий_ оценка и обеспечение эксплуатационных свойств конструкций зданий 2008г

волн разной длины от структурных, упругих свойств материалов и их геометрических размеров.

УЗ, акустические, радиографические приборы используются не только для определения прочности материала, но и для нахождения скрытых дефектов, пустот, расслоений, наличия арматуры, определения толщины защитного слоя.

щуп- щуп- приемник

излучатель

1. излучатель; 2. приемник; 3. строительная конструкция; 4. дефект в конструкции; 5. направление прозвучивания; 6. график скорости распространения ультразвука; 7. зона снижения скорости ультразвука.

Рис. 4.2. Ультразвуковое обследование несущей конструкции при сквозном прозвучивании.

Физические методы основаны на двух принципах:

-пьезоэффекте (при наложении волн возникают усилия в материале – продольные, поперечные, изгибные, которые изменяют размеры кристаллов некоторых материалов и идет выработка электрического заряда);

-магнитострепционном эффекте (некоторые металлы в случае наложения электрического тока образуют механические колебания).

При зафиксированной толщине конструкции определяется время прохождения импульса. В зависимости от плотности материала и полученной скорости рассчитывается модуль упругости, по величине которого оценивается прочность.

129

Такие приборы позволяют с высокой точностью оценить однородность, прочность и ряд других свойств без разрушения конструкции.

Для оценки скрытых дефектов в протяженных конструкциях, а также для обследования конструкций, недоступных для наблюдения с двух сторон, используется фронтальный метод (рис.

4.3).

1. излучатель; 2. приемник; 3. строительная конструкция; 4. дефект в конструкции; 5. годограф скорости УЗ; 6. зона нарушения пропорциональной зависимости.

Рис. 4.3. Ультразвуковое обследование несущей конструкции при фронтальном профилировании годографа.

По фронту конструкции устанавливается щуп-излучатель и щуп-приемник, последовательно устанавливаемый в разных точках на фиксированном расстоянии от излучателя. Оценивается скорость прохождения волн в зависимости от расстояния между излучателем и приемником.

Резонансный метод используется также для определения скрытых дефектов, расположения арматуры. Устанавливается резонансный прибор, излучающий волны определенной длины, которые, доходя до препятствия, например, арматуры, отражаются. Зная толщину конструкции в месте измерения и скорость прохождения волны в данном материале, можно определить наличие или отсутствие дефекта, глубину расположения арматуры, оценить толщину защитного слоя бетона.

Теневой метод позволяет определять наличие пустот, полостей в материале. С разных сторон конструкции устанавливается излучатель и приемник. В процессе измерений они передвигаются по конструкции. Волны распространяются по телу конст-

130

рукции. В месте, где волна попадает в пустоту, волны не распространяются. На электронной лучевой лампе появляется тень.

Подобные обследования несущих конструкций проводятся в случаях разработки проекта капитального ремонта и реконструкции здания. Также в случае введения в эксплуатацию приемная комиссия имеет право проверить скрытые работы (гидроизоляционные, арматурные и т.д.).

Результаты испытаний заносятся в журналы.

Приборы, основанные на аналогичном принципе работы, могут использоваться в качестве трассоискателей – для определения местонахождения подземных трубопроводов и сооружений, глубины их залегания. Принцип работы трассоискателя основан на обнаружении электромагнитного поля, создаваемого вокруг обследуемой конструкции. Трассу силового кабеля, находящегося под напряжением, определяют без подключения генератора с использованием только приемного устройства. В остальных случаях подключают генератор переменного тока.

В случае применения радиоволновых приборов приемное устройство оснащено наушниками с фиксаторами силы звука. По изменению громкости звука в наушниках приемного устройства определяют место расположения оси подземного трубопровода (наибольшая громкость звука) и глубину заложения трубопровода (наименьшая громкость).

4.2.3. Оценка деформативности и устойчивости конструктивных элементов здания

Поскольку в процессе эксплуатации здание подвергается воздействию динамических и статических нагрузок (снеговая, полезная, от собственного веса, ветровая), то несущие конструкции здания подвергаются деформациям.

Деформации бывают разного характера – в виде параллельного смещения сечений конструкций, растяжения или сжатия, в результате которых возникают трещины.

Поэтому деформативность здания в целом и конкретных несущих конструкций может быть выявлена визуально в процессе общих обследований – по наличию трещин.

131

оттаивания, характерна сетка мелких трещин на поверхности конструкции (рис. 4.1). Известно, что изменение влажности на

0,1% приводит к дополнительным напряжениям в материале

σω=9 кг/см2.

Горизонтальные трещины также могут быть вызваны местными деформациями грунтов оснований, в результате которых происходит отрыв нижележащего участка стены.

Трещины в стыковых соединениях могут возникать в результате различных усадочных деформаций материалов сопряженных конструкций, перегрузки элемента, снижения его несущей способности, а также из-за ошибок проектирования и расчета, некачественного строительства.

Некоторые характерные виды трещин и причины их возникновения приведены на рис. 4.1.

При появлении трещин на наружных или внутренних несущих стенах необходимо обеспечить контроль за их поведением, т.е. изменением во времени, для оценки их влияния на несущую способность конструкции. Наиболее опасными с этой точки зрения являются горизонтальные трещины в простенках и вертикальные в перемычках.

Наиболее распространенным способом фиксации трещин является установка маяков – пластин из стали, стекла и цемента на наружных конструкциях, из гипса и алебастра на внутренних элементах здания. Маяки устанавливают на стену, очищенную от облицовки, как привило, по два на каждую трещину: один в месте наибольшего раскрытия, другой в конце трещины, указывая номер и дату установки. Разрушившиеся маяки заменяют новыми, делая соответствующую запись в журнале.

Маяки позволяют выявить качественную картину деформаций, определить, стабилизировалась ли трещина или продолжает раскрываться.

133

а) гипсовый маяк; б) металлический маяк: 1.

а стена; 2. трещина; 3. отделочный слой; 4. гвозди; 5. маяк из кровельной стали; 6. риски через 1-3 мм; 7. гипсовый маяк.

б

Рис. 4.5. Установка маяков для наблюдения за раскрытием трещин.

Для точной количественной оценки увеличения ширины раскрытия трещин, установления интенсивности деформаций или выявления периодических деформаций, например, в результате изменения температуры воздуха, устанавливаются рычажные маяки (рис. 4.6.) или специальные реперы, схема установки которых приведена на рис. 4.7.

1. строительная конструкция;

2. трещина; 3. стрелка; 4. мерная шкала (1 мм); 5. планка; 6. шарнирное крепление стрелки к планке; 7. шарнирное крепление стрелки к конструкции; 8. гвозди.

Рис. 4.6. Контроль за трещинами с помощью рычажного маяка.

134

Инструментальная оценка деформации зданий

Инструментальный контроль за деформациями несущих конструкций в процессе эксплуатации осуществляется при помощи геодезических приборов - теодолита, нивелира, а также при помощи прогибомеров и тензометров. Допустимые пределы деформаций и прогибов зависят от материала, вида конструкции и регламентируются строительными нормами (табл. 4.5.).

Таблица 4.5.

Предельные прогибы несущих конструкций

Отклонения от вертикали, а также искривления в вертикальной плоскости могут быть измерены как с помощью отвеса и линейки, так и геодезической съемкой (рис. 4.9).

136

Вслучае деформаций перекрытий, стен и сооружения в целом (общие деформации) их измерение удобно проводить снаружи здания. Сущность геодезического контроля заключается в периодической проверке положения отдельных точек, обозначенных закрепленными марками по отношению к неподвижным знакам и в определении взаимных перемещений по вертикали и горизонтали. Горизонтальные перемещения конструкций определяют с помощью теодолита методом створа, т.е. относительно створных линий, закрепленных на месте неподвижными знаками. Вертикальные перемещения – осадки конструкций – определяют методом геометрического нивелирования по отношению

кнеподвижно закрепленным знакам.

Вместах, неудобных для геометрического нивелирования, в том числе и внутри здания, проводят гидростатическое нивелирование, основанное на принципе сообщающихся сосудов (рис.

4.10).

Рис. 4.9. Измерение отклонений от вертикали, прогибов и выпучиваний. 1. конструкция, прогиб

которой измеряется; 2. базовая стеклянная трубка; 3. точки измерения; 4. резиновая трубка; 5. мерная стеклянная трубка.

Рис. 4.10. Измерение статических прогибов конструкций гидростатическим уровнем.

137

Динамические деформации можно замерять прогибомерами с точностью до 0,001 мм. Прогибомеры используются для измерения местных деформаций, когда происходят смещения или повороты в узлах и конструкциях, удлинение или сжатие элементов.

Прогибомер устанавливается вплотную к конструкции и закрепляется неподвижно на опоре. При возникновении прогиба или деформации передвижной блок двигается, перемещение стержня приводит к вращению колеса, что фиксируется на шка-

ле (рис. 4.11).

Тензометры представляют собой приборы для выявления местных линейных деформаций в конструкциях (растяжение и сжатие одной конструкции или взаимное перемещение двух смежных конструкций). По величине деформации можно определить величину напряжений в материале, т.е. оценить несущую способность конструкции.

а) прогибомер Максимова (цена деления 0,1 мм); б) индикатор часового типа (цена деления 0,01 мм); в) индикатор перемещения ЭИП: 1. конструкция, перемещения которой измеряются; 2. неподвижная опора; 3. индикатор прогибомера; 4. стальная проволка; 5. гиря; 6. выводы для соединения с тензометрической установкой.

Рис. 4.11. Измерение перемещений испытываемых конструкций.

Тензометры бывают механические, оптические и электрические (используются для оценки малых деформаций и растяжений до 10-6 мм). Принцип работы электрических тензометров основан на способности проводников менять электрическое сопротивление при сжатии или растяжении, благодаря чему по

138