Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

−фактические нагрузки и эксплуатационные воздействия;

−фактические расчетные схемы конструкций.

В процессе детального обследования конструкций отбираются об- разцы бетона и арматуры для проведения физико-механических и физико- химических исследований в лабораторных условиях. Места отбора проб определяют в наименее напряженных зонах, чтобы прочность конструкции была обеспечена с учетом ослабления, или предусматривают усиление в процессе отбора образцов приваркой к арматуре равнопрочных накладок и последующим обетонированием. В результате химического анализа уста- навливают марку стали. При этом определяют содержание в стали углеро- да, марганца, кремния, серы и фосфора.

Прочность бетона может определяться как неразрушающими, так и разрушающими методами: методом пластической деформации и упругого отскока, ультразвуковым методом, методом отрыва со скалыванием, мето- дом скалывания ребра конструкции, методом отрыва, испытанием выбу- ренных или выпиленных образцов.

Для уменьшения влияния недостатков каждого из методов на конеч- ный результат рекомендуется сочетать методы упругого отскока, пласти- ческой деформации с методами местных разрушений (отрыва со скалыва- нием, скалывания ребра и т.п.), а также приборы различного принципа действия, например механические и акустические.

При определении прочности бетона ультразвуковым методом, мето- дом пластической деформации или упругого отскока требуется обязатель- ная привязка градуировочных зависимостей к испытаниям отобранных об- разцов или методам местных разрушений для конкретных групп или уча- стков конструкций.

Фактическую прочность в зависимости от состояния бетона для группы однотипных конструкций, одной конструкции или отдельной ее зоны определяют из среднего значения fc,cube,m (ускоренная оценка) или

при достаточном количестве испытаний из среднего значения и коэффици-

ента вариации прочности fcG,cube (статистическая оценка) конкретных ис-

пытаний бетона.

Объем испытания в соответствии с [37] принимают:

− при оценке прочности одной конструкции или отдельной зоны конструкции – не менее 3-х участков в расчетных сечениях или в зоне с пониженной прочностью конструкции;

41

−при оценке средней прочности группы однотипных конструкций – не менее 9-ти участков в расчетных сечениях конструкций;

−при оценке средней прочности и коэффициента вариации прочно- сти бетона группы однотипных конструкций – не менее 30-ти участков, ес- ли в качестве единичного значения принимается прочность бетона участка, или 9 участков (по 3 участка на конструкцию), если в качестве единичного значения принимается средняя прочность бетона конструкции или ее зоны.

Поскольку градуировочные зависимости вышеназванных методов испытания привязаны к кубиковой прочности бетона, то результатом еди- ничного испытания будет величина fc,cube,i .

Среднее значение прочности бетона вычисляется как среднее ариф- метическое результатов конкретных испытаний бетона

где q = 0,23...0,45 – коэффициент, учитывающий объем испытаний.

Если условие (2.4) не выполняется, рекомендуется увеличить коли- чество испытаний или исключить из расчета максимальную прочность.

При достаточном для статистической оценки прочности бетона объ- еме испытаний, кроме среднего значения прочности вычисляется средне- квадратичное отклонение

Гарантированная прочность бетона на сжатие определяется по формуле

где β = 2,54...1,94 – коэффициент, учитывающий число единиц прочно-

сти бетона.

42

Нормативное сопротивление бетона, соответствующее цилиндриче- ской или призменной прочности, вычисляется с учетом переходного коэф- фициента k p = 0,8

Тогда условный класс бетона по прочности на сжатие записывается

При этом условный класс бетона по прочности на сжатие может не совпадать с параметрическим рядом установленных классов бетона, на-

пример: C′11,214 , C′21,2 26,5 , LC′28 35 и т.д.

Наличие, количество и расположение арматуры, толщина за-

щитного слоя в железобетонных конструкциях определяются магнитным методом с помощью приборов типа ИЗС, «Ferroscan», радиографическим методом с применением малогабаритных бетатронов ПМБ-6 и МИБ-4 или путем вскрытия.

Глубину нейтрализации бетона защитного слоя устанавливают путем его скалывания в заданном месте, смачивания свежеобразованной поверхности скола 0,1 %-ным спиртовым раствором фенолфталеина или тимолфталеина и измерением толщины бесцветного участка.

Ширину раскрытия трещин на уровне центра тяжести растянутой арматуры определяют не менее чем в трех местах по длине конструкции, включая место максимального раскрытия, с помощью переносных отсчет- ных микроскопов, измерительных луп.

Если не представляется возможным измерить раскрытие трещин на уровне сечения арматуры, допускается вычислить ее по формуле

Геометрические размеры, прогибы конструкции, отклонения от проектного положения определяются с использованием измери- тельного инструмента (рулетка, шаблон, штангенциркуль, прогибомер, нивелир, теодолит).

43

Площадь поперечного сечения арматуры конструкции определяют с учетом фактического уменьшения в результате коррозии. Степень корро- зии арматуры характеризуется глубиной и площадью поражений (сплош- ная, пятнами). По характеру коррозия может быть:

−язвенной,

−питтинговой (скрытой),

−тонким налетом,

−слоистой.

Коэффициент ослабления арматуры коррозией вычисляют по формуле

2

Ks = d 2 , (2.9) d0

где d – средний, сохранившийся диаметр арматуры с заданной довери- тельной вероятностью (определяют по результатам замеров на наиболее прокорродированных участках; d0 – исходный диаметр арматуры.

Арматуру из высокопрочной проволоки в расчетах не учитывают при наличии язвенной или питтинговой коррозии, а также, если коррозия вызвана хлоридами.

Оценка состояния открытых закладных деталей выполняется визу- ально: определяют вид стыка и его параметры, фактическую длину и тол- щину сварного шва, их соответствие проекту.

Нагрузки от технологического оборудования устанавливают по имеющимся документам или взвешиванием с учетом фактической схемы их размещения и опирания на конструкции.

Нагрузка от собственного веса конструкций однородного участка пола, покрытия и т.п. площадью до 3000 м2 устанавливается измерением их поперечного сечения в не менее 5 местах и взвешиванием не менее 5 отобранных проб, после чего вычисляют значение нагрузки на единицу площади. На каждые следующие 1000 м2 площади производят дополни- тельное вскрытие. Для кровель с насыпным утеплителем дополнительно следует определять толщину утеплителя в ендовах и вблизи конька.

Нормативное значение постоянной нагрузки вычисляют по формуле

где t – коэффициент Стьюдента, учитывающий объем испытаний и задан- ную доверительную вероятность, SG – среднеквадратическое отклонение.

44

Знак «плюс» в формуле (2.10) принимается при неблагоприятном действии увеличения нагрузки, знак «минус» – при благоприятном.

Нормативное значение временных нагрузок Qk определяется в соот-

ветствии [13] с учетом Изменений № 1 от 01.07.2004, касающихся снего- вой нагрузки для территории Республики Беларусь.

Уточнение нагрузок от веса снега и давления ветра следует произво- дить, если есть основания предполагать, что причиной выявленных при обследовании повреждений является увеличение этой нагрузки. В этом случае величину нормативной снеговой и ветровой нагрузки уточняют на основании данных статистической обработки результатов наблюдений ближайших к объекту метеостанций или для снеговой нагрузки, если об- следование производится в зимнее время, путем взвешивания снега, соб- ранного с 1 м2 площади покрытия. Если площадь покрытия не превышает 3000 м2 принимается не менее 5 мест. На каждые следующие 1000 м2 пло- щади устанавливают дополнительное место взвешивания. Нормативное значение снеговой нагрузки может вычисляться по формуле (2.10).

Нормативные нагрузки, передаваемые кранами, транспортными средствами, определяют по данным паспортов на соответствующее обору- дование, при отсутствии паспортов – путем взвешивания. При этом допус- кается учитывать фактическое размещение зон обслуживания кранов и транспортных средств.

При обследовании конструкций зданий и сооружений с источниками пылевыделения устанавливаются плотность, толщина и скорость накопле- ния пыли на характерных участках покрытия или перекрытия. Если пло- щадь участка покрытия или перекрытия не превышает 200 м2 плотность определяется по результатам взвешивания не менее 5 отобранных проб массой от 100 до 250 г. На каждые следующие 100 м2 площади участка ус- танавливается дополнительная проба. Толщину слоя пыли замеряют с по- мощью линейки при том же объеме измерений. Для определения скорости накопления пыли через некоторое время проводится повторный замер толщины ее слоя.

Расчетные значения нагрузок Fd (Gd ,Qd ) определяют путем умно-

жения их нормативного значения Fk (Gk ,Qk ) на частный коэффициент безопасности γF (γG , γQ ) . Частный коэффициент безопасности нагрузок

бетонных и железобетонных конструкций определяется согласно [8], для других видов конструкций (металлических, каменных и армокаменных и др.) – согласно [13].

45

2.1.3. Натурные испытания

Натурные испытания пробной нагрузкой при обследовании произ- водят для конструкций, расчетно-теоретические основы которых разрабо- таны не достаточно, а также в случаях особо ответственных конструкций. Схему нагружения и величину нагрузки согласовывают с проектной орга- низацией. Величина испытательной нагрузки, как правило, принимается в пределах расчетной. Нагрузку прикладывают этапами не более 20 % с вы- держкой на каждом этапе 15 мин.

При испытании определяют прогиб и ширину раскрытия трещин, которые сопоставляют с нормируемыми значениями и значениями, полу- ченными из расчета. В случаях, когда фактическая схема работы конст- рукции близка к расчетной схеме, принимают критерии, регламентируе- мые ГОСТ 8829-94 «Изделия строительные железобетонные и бетонные. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости».

Во время проведения испытаний необходимо принимать меры, обес- печивающие безопасность работ: при испытании под конструкцией не должны находиться люди, место испытаний должно быть огорожено, дос- туп посторонних лиц запрещен. При необходимости следует установить страховочные приспособления, предотвращающие обрушение испытывае- мых конструкций.

Выполнение требований жесткости и трещиностойкости при со- ответствии фактического армирования и прочности бетона конструк- ции проектным требованиям свидетельствует о том, что удовлетворя- ются и требования прочности.

Кроме испытаний конструкций в натурную величину может возник- нуть необходимость в испытании модели конструкции, стыка арматуры и т.д.

2.2. Оценка износа зданий и сооружений

При технической инвентаризации, оценке их остаточной стоимости, а также планировании ремонта и реконструкции оценивают износ (физиче- ский и моральный) зданий и сооружений в соответствии с [7] по следую- щим показателям:

− техническое состояние и эксплуатационные характеристики кон- струкций и инженерных систем;

46

−соответствие объемно-планировочных решений и благоустройства требованиям действующих строительных норм;

−соответствие требованиям действующих норм степени инженер- ного обеспечения.

Физический износ конструкций оценивается по результатам общего или детального обследования по признакам износа, характеризующим сте- пенью снижения (в процентах) показателей эксплуатационных качеств, или выражается отношением стоимости объективно необходимых ремонт- ных работ, устраняющих их повреждения, к восстановительной стоимости.

Физический износ здания в целом определяется сложением степеней износа отдельных конструкций с учетом удельного веса их стоимости в общей восстановительной стоимости здания (сооружения).

Категория технического состояния здания в целом при технической инвентаризации в зависимости от величины его физического износа ори- ентировочно может быть определена по табл. 2.2.

В соответствии [7] с моральный износ оценивается отношением стоимости экономически целесообразных работ по приведению здания (сооружения) или отдельных его частей к требованиям действующих норм к восстановительной стоимости.

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите этапы работ по установлению фактического технического состоя- ния строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений.

2.Какие работы входят в состав обследования?

3.Как классифицируются строительные конструкции в процессе предвари- тельного обследования?

4.Назовите признаки, характеризующие предаварийное состояние железобе- тонных конструкций.

5.Приведите примеры дефектов и повреждений, снижающих прочность, же- сткость и долговечность железобетонных конструкций.

47

6.Сколько категорий характеризуют возможное состояние железобетонных конструкций?

7.Изложите методику определения категории технического состояния для групп конструкций, участков здания или здания в целом по результатам общего обсле- дования.

8.Каким образом оценивается физический и моральный износ эксплуатируе- мых зданий и сооружений?

9.В каких случаях допускается поверочные расчеты производить по результа- там предварительного обследования и проектным данным?

10.Какие параметры железобетонных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений определяются при детальном обследовании?

11.Назовите методы для определения прочности бетона железобетонных кон- струкций эксплуатируемых зданий и сооружений.

12.Изложите методику определения прочности бетона конструкций эксплуати- руемых зданий и сооружений при ускоренной оценке; статистической оценке.

13.Назовите методы определения толщины защитного слоя и диаметра армату- ры железобетонных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений.

14.Как определяются величины постоянных и временных нагрузок, действую- щих на конструкции эксплуатируемых зданий и сооружений?

15.В каких случаях оценка технического состояния конструкций производится по результатам натурных испытаний пробной нагрузкой?

Тема 3. УСТАНОВЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ УСИЛЕНИЯ, ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

3.1. Поверочные расчеты железобетонных конструкций

Поверочные расчеты обследуемых конструкций производятся при изменении действующих нагрузок, объемно-планировочных решений и условий эксплуатации с целью проверки их прочности и пригодности к нормальной эксплуатации в изменившихся условиях, а в случае обнаруже-

ния дефектов и повреждений – с целью установления фактического тех- нического состояния конструкций, отличающегося от проектного.

В первом случае поверочные расчеты допускается выполнять, исхо- дя из проектных данных о геометрических размерах конструкций, классе (марке) бетона, классе арматуры, армировании и расчетной схеме конст- рукции. Если требования расчетов по проектным материалам не удовле- творяются либо отсутствуют проектные данные, а также в случае обнару- жения дефектов и повреждений, – поверочные расчеты производятся по результатам детального обследования конструкций.

48

При выполнении поверочных расчетов обследуемых конструкций при обосновании могут учитываться разгружающее влияние примыкаю- щих конструкций, распора, совместная работа перекрытия с конструкцией пола и т.д.

Усилия в статически неопределимых железобетонных конструкциях от действующих нагрузок определяют по методикам, учитывающим неуп- ругие деформации бетона и арматуры, или в предположении их линейной упругости с учетом допускаемого перераспределения усилий. В случае превышения допускаемой величины перераспределения усилий необходи- мо выполнять проверку трещиностойкости сечений.

В результате поверочных расчетов устанавливают вероятную схе- му разрушения конструкции, исходя из которой производится выбор способа усиления.

Поверочные расчеты обследуемых конструкций следует произ- водить по ныне действующим нормам, независимо от того, что конст-

рукции могли быть запроектированы по ранее действовавшим нормам. Поверочные расчеты бетонных и железобетонных конструкций произво- дят в соответствии с требованиями [8]. Конструкция считается пригодной к дальнейшей эксплуатации без усиления, если выполняются все требо- вания [8] по первой и второй группам предельных состояний.

Расчет обследуемых конструкций по предельным состояниям второй группы допускается не выполнять, если прогибы и ширина раскрытия трещин меньше предельно допустимых, а новые нагрузки не превышают действующие на момент обследования.

При расчете должны быть проверены сечения конструкций, имею- щих дефекты и повреждения, а также снижение прочности бетона на 30 % и более.

3.2. Определение расчетных характеристик материалов

Расчетное сопротивление бетона при сжатии для поверочных рас-

четов вычисляется путем деления на частный коэффициент безопасности нормативных значений, определенных по [8] в зависимости от класса бе- тона С (LC) (если поверочные расчеты выполняются по проектным данным обследуемых конструкций, запроектированных по ныне действующим нормам с нормируемой характеристикой бетона на сжатие – классом бето- на С (LC)) или условного класса бетона C' (LC') (если поверочные расчеты выполняются по проектным материалам обследуемых конструкций, запро-

49

ектированных по ранее действовавшим нормам с нормируемой характери- стикой бетона на сжатие – классом бетона В (СНиП 2.03.01-84*) и маркой бетона М (НиТУ 123-55, СНиП II-В.1-62*, СНиП II-21-75), или по резуль- татам определения фактической прочности бетона при обследовании, с ис- пользованием линейной интерполяции). Частные коэффициенты безопас- ности по бетону γ c при расчете по первой группе предельных состояний равны: 1,8 – для неармированных (бетонных) конструкций; 1,5 – для кон- струкций из обычного или предварительно напряженного железобетона; 1,0 – при расчете по второй группе предельных состояний.

Значение условного класса бетона по прочности на сжатие при вы- полнении поверочных расчетов по проектным материалам, если в проекте обследуемой конструкции нормируемой характеристикой бетона на сжатие

рованная кубиковая прочность бетона (после черты) совпадает со значени- ем его класса В, а нормативное сопротивление (перед чертой) определяется по формуле (2.7).

Значение условного класса бетона по прочности на сжатие при выполнении поверочных расчетов по проектным материалам, если в проекте обследуемой конструкции нормируемой характеристикой бето- на на сжатие является его марка М или по результатам обследования –

при ускоренной оценке – фактическая прочность бетона fc,cube,m в груп-

пе конструкций, конструкции или отдельной ее зоны, следует принимать равным C′ fck , где гарантированная кубиковая прочность бетона

(после черты) равна:

− 80 %-ной кубиковой прочности бетона, соответствующей марке M по прочности на сжатие, или фактической прочности fc,cube,m для тяжело-

го, мелкозернистого и легкого бетонов; − 70 %-ной – для ячеистого бетона. При этом нормативное сопро-

тивление (перед чертой) также определяется по формуле (2.7).

Для поверочных расчетов конструкций, запроектированных по ранее действовавшим нормам (НиТУ 123-55, СНиП II-В.1-62*), учитывается по- вышающий поправочный коэффициент δ = 1,05 , характеризующий разли- чие в марке, определенной по кубам с ребром 150 мм и 200 мм.

Деформационные характеристики бетона условного класса (начальный модуль упругости, предельные относительные деформации и др.) определя- ют по таблицам [8] с использованием линейной интерполяции.

При выполнении поверочных расчетов учитывают коэффициенты условий работы бетона в соответствии с действующими нормативными документами, а также влияние его дефектов и повреждений в сжатой зоне.

50