Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Мая 2014 в 05:30, реферат
Изучения особенностей работы конструкций и сооружений при длительной эксплуатации в специфических условиях воздействия различных технологических производств, исследования соответствия деформаций (прогибов, трещиностойкости и т.д.) расчетным величинам и особенностям изменения их во времени. В результате выясняются преимущества и недостатки различных типов конструкций, их отдельных узлов и элементов, определяется влияние узлов и сопряжений на работу конструкции. Выявляются и уточняются характер и величины воздействий и нагрузок, которые при разработке проекта либо не учитывались, либо учитывались неправильно. На основании исследований исправляются или дорабатываются рабочие чертежи этих конструкций, проектируются новые, более совершенные конструкции, вносятся изменения и дополнения в нормы проектирования.
Основным документом непосредственного обследования является составленная на каждую конструкцию подробная ведомость дефектов, на которой, согласно принятому масштабу зарисовывается:
а) место расположения, характер и величина раскрытия трещин, замеряемая при помощи градуированных оптических приборов - лупы «Польди» (´16), отсчетного микроскопа МПБ-2 (´24), а также трафарета, нанесенного на прозрачную фотопленку;
б) место расположения и величина повреждений и дефектов - сколы, оголения арматуры, раковины, участки пористого и рыхлого бетона, неровности;
в) фактические геометрические размеры основных характерных сечений;
г) места оголений арматуры, замеряются диаметры обнаженных стержней или проволоки, по возможности (по профилю выступов) оценивается класс стали, отмечается состояние арматуры с точки зрения коррозии (характер, вид, величина коррозии), фиксируется расположение арматуры в сечении, замеряются защитные слои, оценивается состояние сцепления арматуры с бетоном.
Кроме перечисленного, выясняется фактическое выполнение узлов сопряжения обследуемого элемента со смежными конструкциями и проверяется соответствие этих узлов проекту .
Ведомость дефектов должна быть представлена необходимыми развертками поверхностей, видами, зарисовками отдельных узлов и . Для большей наглядности отдельные трещины, дефекты или повреждения, кроме зарисовки, могут быть коротко описаны. Самые характерные дефекты желательно фотографировать.
При большом количестве одинаковых обследованных конструкций можно составлять ведомость дефектов в табличной форме, а для иллюстрации делать к ней общую сводную ведомость всех обнаруженных дефектов. В такой таблице указываются: уточненная обследованием прочность бетона, результаты контрольных вскрытий арматуры и фактические размеры сечений.
Изучив характер и величину разрушения конструкций, обследователь уже по внешнему виду деформаций или трещин, может предположить наиболее вероятные причины разрушения исследуемой конструкции и в ходе дальнейшей работы проверить и обосновать свои предположения.
Если степень стабилизации трещин не выяснена и есть подозрение, что трещины прогрессируют, следует отметить границы наиболее характерных трещин и поставить контрольные маяки, которые периодически осматриваются, а все изменения фиксируются в специальном журнале. На конструкциях, которые подвергаются действию подвижных нагрузок, алебастровые маяки могут лопнуть, поэтому здесь трещины лучше замерять посредством закрепления по обеим сторонам их специальных штырей и контролировать расстояние между ними индикатором.
Особенности обследования разных типов строительных конструкций зависят от статической схемы работы и конструкторского решения элементов и узлов. Каждый вид железобетонных конструкций отличается своими особенностями работы при загружении, своей картиной образования, развития и раскрытия трещин, характером разрушения. По обнаруженным характерным трещинам обследователь может определить причины их образования, оценить степень напряженного состояния конструкции. Например, у обычной балки значительное раскрытие косых трещин на опорных участках может явиться показателем недостаточной несущей способности конструкции по поперечной силе. При обнаружении наклонных опорных трещин необходимо проверить: геометрические размеры сечения, реальную прочность бетона и фактическое поперечное армирование (диаметр, марку стали, число ветвей и шаг хомутов, а также количество, диаметр, марку стали отгибов и их расположение в конструкции).
Прочность балки по поперечной силе, определенная расчетом на основании фактических данных, сопоставляется с реальной поперечной силой от действительных нагрузок. Величина раскрытия косых трещин в натуре сравнивается с величиной раскрытия трещин, вычисленной по фактическим характеристикам сечений и материалов. Значительные расхождения этих величин могут свидетельствовать либо о нарушении анкеровки хомутов, либо об их отсутствии, либо о разрывах арматуры и пр.
Поперечные трещины в растянутой зоне свободно опертых балок могут свидетельствовать об ослаблении несущей способности балки по изгибающему моменту, о малой ее жесткости и недостаточном натяжении напрягаемой арматуры. В этом случае необходимо определить: нижнюю продольную рабочую арматуру в сечении с наибольшей трещиной, а именно: количество стержней, их диаметр, марку стали, расположение центра тяжести арматуры в сечении. Кроме того следует учитывать наличие стыков рабочих стержней, способ и качество стыкования.
Поверочный расчет сечений балки по изгибающему моменту, произведенный с учетом фактического армирования, прочности бетона, геометрии сечения и сравнение полученного результата с усилием от действительных нагрузок дает возможность оценить напряженное состояние балки.
Наличие в сжатой зоне балки продольных горизонтальных трещин может свидетельствовать о недостаточной прочности сжатой зоны, либо о технологических дефектах.
Во всех случаях необходимо различать трещины технологического происхождения; трещины, возникшие при транспортировании, складировании, монтаже; трещины, появившиеся в процессе эксплуатации. Кроме того следует различать трещины, практически не влияющие на работу конструкции в сооружении, и опасные трещины, снижающие прочностные и деформативные качества конструкции.
Технологические трещины возникают либо вследствие неравномерной осадки укладываемого в форму бетона, либо в местах перехода тонкой стенки балки в уширенную часть, либо в узлах ферм при резком режиме прогрева, а также в результате неодинаковой температурной деформации металлических форм и свежего бетона, либо в свежем бетоне при раннем распалубливании конструкции. Особенно опасны технологические трещины в зоне анкеровки растянутой арматуры, возникающие, например, при отпуске натяжения, что может способствовать в дальнейшем потере анкеровки арматуры.
Повреждения конструкции, вызванные транспортированием, неправильным хранением и монтажом, легко распознать, если трещины и выколы имеются в тех элементах или участках конструкций, где по характеру работы под нагрузкой они не могут появиться, например, поперечные трещины в сжатых элементах ферм и сжатом поясе балки. Известны случаи, когда транспортные повреждения бетона в элементах, работающих на сжатие, настолько велики, что появляется необходимость их усиления. Коррозия арматуры увеличивает объем металла и вызывает распирание и растрескивание бетона. На участках конструкции, подверженных воздействию повышенных температур, могут образоваться трещины от неравномерной усадки бетона.
В конструкциях, находящихся под нагрузкой, могут возникнуть трещины от растяжения бетона - они направлены перпендикулярно главным растягивающим напряжениям. При хорошем сцепления арматуры с бетоном в растянутой зоне наблюдаются трещины частые и небольшого раскрытия, при плохом сцеплении - шаг трещин увеличивается.
V. Оценка прочности бетона
Наряду с определением площади и глубины распространения дефекта, в процессе непосредственного обследования проводится проверка прочности бетона неразрушающими методами .
Существующие способы связаны с измерением следующих показателей:
1) Местных необратимых (пластических
или упругопластических) деформаций,
в виде вмятин и отпечатков
на гладкой бетонной
2) Упругого отскока от
бетонной поверхности, т.е. упругой
реакции материала на
3) Упругого - пластических деформаций в вида отпечатков на бетонной поверхности под действием статической нагрузки (приборы НИИЖБ и ГПНВ-5).
4) Усилия, необходимого для
вырывания из бетона
Перечисленные методы основаны на корреляционной зависимости между определяемой прочностью бетона на сжатие и числовой характеристикой данного метода. Поэтому связь между показаниями прибора и прочностью бетона на сжатие устанавливается в результате тщательной статической тарировки прибора, которая заключается в параллельном испытании бетонных кубов-образцов как неразрушающим методом, так и с разрушением под прессом. По их результатам строится тарировочный график, на котором отражаются граничные и средние значения показаний приборов. Тарировка приборов тем надежнее, чем больше получено точек для построения графика и чем меньше различались условия испытаний.
При этом рекомендуется производить корректировку этих зависимостей по результатам испытаний кубов из того же состава, что и испытываемая конструкция, а при их отсутствии - по результатам испытания кернов, взятых из обследуемой конструкции. Если контрольных кубов нет, а керны взять невозможно, ориентировочная оценка прочности бетона проводится по осредненным тарировочным зависимостям с поправками на влажность и возраст бетона.
Поверхность бетона должна быть подготовлена к работе с приборами - необходимо обеспечить непосредственное воздействие прибора на бетон, устранив прослойки (штукатурку, облицовку, покраску и т.д.). Наибольшая эффективность определения прочности бетона ударными методами может быть достигнута лишь в случае, когда удар, нанесенный с целью последующего измерения пластической или упругой деформации, произведен по растворному участку бетона, тогда величина измеренной пластической или упругой деформации отражает прочность цементного камня. Характерным признаком нанесения ударов по растворной части является небольшой разброс измеренных деформаций. Рекомендуется проверять в сколах содержание песка, особенно мелкого, пустот от пузырьков воды и воздуха. В запесоченном бетоне размер лунки от шарика больше, чем в обычном бетоне той же прочности, и наоборот, в бетоне с большим количеством высокопрочного щебня - меньше. Поэтому при проведении обследования следует тарировать приборы по кубикам, изготовленным из бетона, близкого по составу к бетону обследуемой конструкции.
Для конструкций, требующих более точного определения прочности бетона, применяются совместно приборы разного принципа действия. Например, можно одновременно использовать приборы, дающие показания прочности по упругим свойствам бетона и по величине отпечатка. Целесообразно сочетать более точный, но трудоемкий метод (прибор НИИЖБ, прибор ГПНВ-5) с менее точным, но более оперативным (приборы КМ, КПС, НИИМосстроя). Последними выявляются вначале наиболее характерные (по прочности бетона) конструкции или участки конструкций, которые затем испытываются более точным методом. В сложных случаях прибегают к высверливанию образцов или выпиливанию кубиков. Бетонные образцы рекомендуется вырезать алмазным или твердосплавным инструментом, чтобы сохранить структуру, чистоту поверхности и правильность формы образцов. Особенно тщательно следует определять прочность бетона в тех элементах или участках, где, согласно схеме работы конструкции, прочность бетона имеет наибольшее значение - опорные участки и сжатая зона балок, зоны анкеровки арматуры, сжатые элементы ферм, колонны и т.д. На подготовленном к работе участке наносят не менее 10 ударов, находят среднее показание и по тарировочной таблице определяют прочность бетона.
Практика обследования показывает, что весьма удобным оказывается применение шарикового молотка конструкции Физделя - прибора, дающего отпечаток на бетоне при локтевом ударе. Объективность оценки прочности бетона при работе с шариковым молотком зависит от опыта и навыка обследователя. В наиболее ответственных участках молоток Физделя применяется совместно с приборами механического действия. Остальные участки только простукивают молотком - здесь прочность бетона оценивается по сопоставлению с местами определения более объективными механическими приборами. При этом следует обращать внимание на звук, получающийся при простукивании: неплотно уложенный бетон, а также бетон, не набравший прочность, имеют глухой звук, а при наличии отслоений - звук дребезжащий. При плотном, набравшем прочность, бетоне - звук звонкий.
Для оценки однородности бетона массивных элементов - колонн, фундаментов - может быть применена ультразвуковая дефектоскопия. При этом следует обращать внимание не только на скорость прохождения ультразвука, но и на форму импульса на экране осциллографа. В некоторых случаях, при очень тщательной тарировке на кубах из бетона того же состава, что применен для изготовления конструкций, ультразвуковой дефектоскоп удавалось использовать и для определения прочности бетона. Однако скорость ультразвука в бетоне зависит больше от его плотности, гигрометрического состояния, упругости и наличия в нем трещин, чем от его прочности. Поэтому такое определение прочности должно проверяться приборами механического действия с обязательным, хотя бы визуальным, обследованием структуры бетона. Для определения прочности бетонов неизвестного состава, что обычно требуется при натурных обследованиях, применение ультразвуковых приборов без их тарировки на кубах из бетона того же состава не рекомендуется.
На участке конструкции, где бетон достаточно однороден и дефектов не обнаружено, фактическую прочность бетона можно оценить величиной осредненного показания механического прибора, уменьшенной на процент точности этого прибора .
Прочность бетона может быть разной не только в различных элементах, но даже в пределах одного элемента. При значительной неоднородности бетона величина кубиковой прочности, вводимой в поверочный расчет, принимается в зависимости от состояния и условий работы конструкции или ее элемента. Выявленные при обследовании наихудшие показатели прочности бетона в одной конструкции или на одном ее участке нельзя механически распространять на всю конструкцию или на другие конструкции объекта.
В ведомостях дефектов или в специальной таблице следует указывать участки, на которых определена величина прочности бетона. Это необходимо для последующего детального анализа состояния конструкции.
VI. Выяснение фактического армирования.
Все данные об армировании конструкций содержатся в рабочих чертежах и документах завода-изготовителя. В заводских паспортах изделий, актах скрытых работ, картах пооперационного контроля, журналах арматурных работ и других материалах обычно имеются данные о количестве, диаметре и классе арматуры, сведения о ее заменах, пересчетах арматуры, стыках стержней, способах и контроле предварительного упрочнения арматуры, результатах испытания стыков, величине и контроле предварительного напряжения арматуры в изделиях, об анкерных устройствах, закладных деталях и прочее.
Обследование заключается в сборе и в ознакомлении с этими данными, сопоставлении их с проектом и выборочной проверке (в характерных местах) фактического армирования проектному. Если заводские данные об изготовлении и армировании отсутствуют, а состояние конструкции вызывает сомнение в качестве армирования, то производят выборочное вскрытие бетона с обнажением арматуры. Для вскрытия бетона используют места повреждений защитного слоя, сколы бетона, трещины, рыхлые и пористые участки. Зафиксированные оголения арматуры, с соответствующими замерами, используются для характеристики фактического армирования. Местное нарушение защитного слоя бетона на участке до 5 - 15 см допускается в некоторых растянутых элементах или зонах конструкций. Например, можно отбить нижний защитный слой бетона, оголив на небольшом участке рабочую арматуру в средней зоне непреднапряженных балок; в неразрезных балках можно вскрыть верхнюю надопорную арматуру; возможно отбить защитный слой, оголив стержни растянутого раскоса фермы; в середине пролета плиты можно пробить борозду в нижнем защитном слое бетона для замера диаметра рабочей арматуры и расстояния между стержнями. Иногда бывает необходимо расширить трещину в растянутой зоне предварительно напряженной балки до арматуры. Вскрытие предварительно напряженной арматуры можно делать только в том случае, если усилия от эксплуатационных нагрузок ослабили обжатие, создаваемое преднапряжением