ПОСОБИЕ ПО ОБСЛЕДОВАНИЮ стр.5 4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ КАЧЕСТВАМСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ КАЧЕСТВАМ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

4.1. Согласно действующим в настоящее время принципам проектирования и расчета строительных конструкций различают два основных вида требований:

по обеспечению несущей способности — предельное состояние первой группы; по пригодности к нормальной эксплуатации — предельное состояние второй группы.

4.2. Предельными считаются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или повреждения.

4.3. Выполнение требования по предельным состояниям первой группы должно защищать конструкции от:

хрупкого, вязкого, усталостного или иного характера разрушения;

потери устойчивости формы конструкции или ее положения, перехода в изменяемую систему;

разрушения под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия попеременного замораживания и оттаивания и т.п.).

4.4. Выполнение требования по предельным состояниям второй группы должно защищать конструкции от:

чрезмерных или продолжительных раскрытий трещин;

чрезмерных перемещений — прогибов, углов перекоса и поворота, колебаний.

4.5. Пластическое разрушение элементов и конструкций сопровождается значительным развитием пластических деформаций при повторяющихся нагрузках по условиям переменной текучести и прогрессивного разрушения.

4.6. Хрупкое разрушение сопровождается малой деформацией, как правило, при концентрации напряжений, низких температурных или ударных воздействиях, в большинстве случаев при одновременном действии указанных факторов.

4.7. Усталостное разрушение сопровождается образованием и развитием трещин в результате многократно повторяющихся силовых воздействий от подвижных вибрационных и других переменных нагрузок, приложенных непосредственно к конструкциям.

Потеря устойчивости, формы или положения характеризуется тем, что конструкция или элемент утрачивает способность сохранять свое равновесное состояние, соответствующее действующим при этом внешним нагрузкам и воздействиям.

Переход конструкции в изменяемую систему характеризуется превращением ее в кинематический механизм, у которого возможность изменения формы в направлении действия нагрузки не ограничена никакими связями.

4.8. Предельное состояние в результате текучести материала, неупругих сдвигов в соединениях, качественного изменения конфигурации означает переход конструкции в такое состояние, когда при сохранении общей несущей способности необходимо прекратить эксплуатацию конструкций в связи с существенным нарушением геометрической формы и выполнить ремонтные работы по замене или восстановлению конструкций. Указанное предельное состояние как и потеря несущей способности, относится к первой группе и проверяется на действие тех же расчетных предельных нагрузок.

В отличие от несущей способности, когда критериями предельных состояний являются силовые факторы (или нагрузки) и выполняется проверка усилий или напряжений, для полной непригодности к эксплуатации предельные состояния конструкций при сохранении их несущей способности по существу должны оцениваться на основе деформационных критериев — ограничений перемещений или деформаций конструкций, работающих за пределом упругости.

4.9. Предельное состояние по ограничению перемещений, сдвигов в соединениях, колебаний и изменения положения конструкций и элементов (вторая группа) характеризуется тем, что нарушаются условия нормальной эксплуатации, связанные с пребыванием людей, работой технологического оборудования и сохранностью ограждающих конструкций.

В отличие от предельных состояний первой группы, возможность наступления которых в принципе не допускается, установленные СНиП II-23-81* для второй группы предельно допустимые значения перемещений или параметров колебаний и изменения положения конструкции могут быть достигнуты в процессе работы конструкций при действии эксплуатационных нагрузок.

4.10. К ограждающим конструкциям, кроме вышеуказанных, предъявляются дополнительно теплотехнические требования, обусловленные их функциональным назначением в качестве конструкций, изолирующих помещение от внешних климатических воздействий.

Теплотехнические требования, предъявляемые к ограждающим конструкциям зданий, регламентируются СНиП II-3-79* и зависят от вида ограждения (стена, покрытие, полы и др.), нормируемых параметров воздушной среды помещения, климатических условий района и функционального назначения здания.

Теплотехнические требования, предъявляемые к ограждающим конструкциям, в последнее время существенно изменились в связи с проблемой экономии и рационального использования энергетических ресурсов, а также обеспечением долговечности ограждающих конструкций зданий, эксплуатируемых в различных климатических районах.

 

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, ПРОГИБОВ И ДЕФОРМАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ

 

Процесс обследования строительных конструкций включает работы, имеющие общую методику проведения, характерные практически для всех видов конструкций. К ним относятся следующие виды работ:

а) обмерные;

б) измерения прогибов и деформаций конструкций;

в) методы и средства наблюдений за трещинами.

 

5.1. Обмерные работы

 

5.1.1. Состав и количество обмерных работ устанавливаются на этапе предварительного обследования и зависят от задач обследования, наличия проектной документации, проведенных ранее реконструкций здания и отдельных конструкций и т.п.

5.1.2. Обмерами определяются конфигурация, размеры, положение в плане и по вертикали конструкций и их элементов. Должны быть проверены основные размеры конструктивной схемы здания: длины пролетов, высоты колонн, сечения конструкций, узлы опирания балок и другие геометрические параметры, от величины которых зависит напряженно-деформированное состояние элементов конструкций.

При проведении обмерных работ положение основных линий, углов и отметок, от которых производится измерение, должно определяться геодезической съемкой с применением теодолита, нивелира и других средств измерения в соответствии с требованиями СНиП 3.01.03-84.

Погрешность измерений в процессе геодезического контроля точности геометрических параметров зданий должна быть не более 0,2 величины отклонений, допускаемых строительными нормами и правилами, государственными стандартами или проектной документацией.

5.1.3. Для обмеров отдельных конструкции и их элементов используются рулетки, деревянные складные рейки с нанесенными на них делениями, наборы металлических линеек и угольников разной длины, штангенциркули, уровня, отвесы и т.д.

5.1.4. Обмерные чертежи выполняются в масштабе 1:100, чертежи фрагментов и узлов — в масштабе от 1:50 до 1:5.

В процессе натурных обследований результаты обмеров наносятся на предварительно подготовленные копии рабочих чертежей проекта здания или на эскизы для последующего изготовления обмерных чертежей.

Размеры и высотные отметки конструкций проставляются на обмерных чертежах в соответствии с правилами оформления архитектурно-строительных рабочих чертежей (ГОСТ Р.21.1501-92).

 

5.2. Измерения прогибов и деформаций

 

5.2.1. Деформации и прогибы в конструкциях возникают вследствие перегрузок, неравномерной осадки фундаментов, пучения грунтов оснований, температурных воздействий при изменении уровня грунтовых вод и влажностного режима грунтов оснований, потерь устойчивости несущих конструкций и других внешних воздействий. Нередко характер развития деформаций конструкций может свидетельствовать о причинах их обуславливающих.

Допустимые пределы деформаций и прогибов зависят от материала и вида конструкций и регламентируются нормами проектирования конструкций зданий.

5.2.2. Отклонения от вертикали и искривления в вертикальной плоскости конструкций могут быть измерены с помощью отвеса и линейки (рис. 5.1).

 

 

Рис. 5.1. Измерение отклонений от вертикали конструкций с помощью отвеса

1 — стена, перегородка или колонна; 2 — перекрытие; 3 — отвес; 4 — сосуд с водой; 5 — измерительная линейка; 6 — точка измерения

 

Смещения по горизонтали от опорных точек, а также вертикальные перемещения определяются измерениями с помощью мерной ленты, линейки иди геодезической съемкой (рис. 5.2). С помощью теодолитов могут быть измерены также наклоны и выпучивания стен и других вертикально расположенных конструкций.

5.2.3. Величины прогибов, искривлений конструкций и их элементов измеряются путем натяжения тонкой проволоки между краями конструкции или ее частями, не имеющими деформации, и измерения максимального расстояния между проволокой и поверхностью конструкции с помощью линейки.

 

 

Рис. 5.2. Измерение горизонтального и вертикального смещения двух точек с помощью теодолита

1, 2 — точки; 3 — теодолит, 4 — переносная линейка

 

Величины прогибов могут быть определены также с помощью прогибомеров и гидростатического уровня (рис. 5.3, 5.4).

При использовании прогибомеров измеряется величина перемещения элемента, закрепленного на деформирующемся участке конструкции, относительно неподвижного элемента. В качестве прогибомера могут быть использованы две планки или система, передающая перемещения от недеформируемой конструкции на измерительный прибор, в качестве которого обычно используется индикатор часового типа (мессура).

 

 

Рис. 5.3. Схема измерения прогибов гидростатическим уровнем

1 градуированная трубка; 2- телескопическая стойка; 3- сосуд; 4- резиновый шланг;

5 — краник; 6 — точка измерения

 

 

Рис. 5.4. Прогибомер П-1

1 — мерный диск; 2 — металлическая трубка; 3 — стеклянная трубка со шкалой; 4 — окуляр; 5 — резиновая трубка; 6 — зажим; 7 – шток; 8 – пробка

 

При малых линейных деформациях растяжения или сжатия измерение прогибов элементов производится при помощи тензометров, а сдвиги и повороты — геодезической съемкой.

5.2.4. Деформацию перекрытий определяют прогибомером П-1 (см. рис. 5.4) или нивелиром НВ-1 со специальной насадкой.

Перед началом замеров шток устанавливают в такое положение, чтобы показания в мерной трубке соответствовали нулю. Затем трубку с диском передвигают по поверхности потолка; через каждый полный поворот диска снимают отсчеты по мерной трубке. Прогибы замеряют в различных точках потолка.

Таким же образом прогибомером П-1, нивелиром НВ-1 измеряют прогибы несущих элементов лестниц — балок, маршей и плит.

5.2.5. Определение кинетики развития деформаций осуществляется путем многократных их измерений через определенные интервалы времени (от одних до 30 суток) в зависимости от скорости развития деформации.

5.2.6. Основной причиной появления общих деформаций зданий и сооружений являются неравномерные осадки грунтов оснований, что является следствием, как правило, изменения гидрогеологических условий, чрезмерного увлажнения грунтов, надстройки существующего здания без учета несущей способности фундаментов и т.п.

5.2.7. Наблюдения за деформациями зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации, проводят в случаях появления трещин, раскрытия швов, перемещения и наклона строительных конструкций, а также резкого изменения условий эксплуатации.

Цель наблюдения за деформациями состоит в том, чтобы установить, стабилизировались или продолжают развиваться осадки здания и другие изменения в конструкциях.

Если в процессе наблюдения не были выявлены основные или наиболее вероятные причины деформаций, то наблюдения продолжают вести длительное время.

5.2.8. Деформации разделяют на местные, когда происходят смещение или повороты в узлах конструкций, растяжение или сжатие элементов, и общие, когда перемещаются и деформируются ряд конструкций или здание в целом.

5.2.9. Для измерений деформаций, осадок, кренов, сдвигов зданий и сооружений и их конструкций применяют методы инженерной геодезии. Измерения производятся специализированными организациями согласно ГОСТ 24846-81 и рекомендациям "Руководства по наблюдениям за деформациями зданий и сооружений" [IV-8].

 

5.3. Методы и средства наблюдения за трещинами

 

5.3.1. При обследовании строительных конструкций наиболее ответственным этапом является изучение трещин, выявление причин их возникновения и динамики развития. Они могут быть вызваны самыми разными причинами и иметь различные последствия.

По степени опасности для несущих и ограждающих конструкций трещины можно разделить на три группы.

1. Трещины неопасные, ухудшающие только качество лицевой поверхности.

2. Опасные трещины, вызывающие значительное ослабление сечений, развитие которых продолжается с неослабевающей интенсивностью.

3. Трещины промежуточной группы, которые ухудшают эксплуатационные свойства, снижают надежность и долговечность конструкций, однако еще не способствуют полному их разрушению.

5.3.2. В металлических конструкциях появление трещин в большинстве случаев определяется явлениями усталостного характера, что часто наблюдается в подкрановых балках и других конструкциях, подверженных переменным динамическим нагрузкам.

Возникновение трещин в железобетонных или каменных конструкциях определяется локальными перенапряжениями, увлажнением бетона и расклинивающим действием льда в порах материала, коррозией арматуры и действием многих труднопрогнозируемых факторов.

5.3.3. Следует различать трещины, появление которых вызвано напряжениями, проявившимися в железобетонных конструкциях в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, и трещины, обусловленные эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей среды.

В железобетонных конструкциях к трещинам, появившимся в доэксплуатационный период, относятся: усадочные трещины, вызванные быстрым высыханием поверхностного слоя бетона и сокращением объема, а также трещины от набухания бетона; трещины, вызванные неравномерным охлаждением бетона; трещины, вызванные большим гидратационным нагревом при твердении бетона в массивных конструкциях; трещины технологического происхождения, возникшие в сборных железобетонных элементах в процессе изготовления, транспортировки и монтажа.

Трещины, появившиеся в эксплуатационный период, разделяются на следующие виды: трещины, возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов или неправильности расчета статически неопределимой системы на температурные воздействия; трещины, вызванные неравномерностью осадок грунтов основания; трещины, обусловленные силовыми воздействиями, превышающими способность железобетонных элементов воспринимать растягивающие напряжения.

5.3.4. При наличии трещин на несущих конструкциях зданий и сооружений необходимо организовать систематическое наблюдение за их состоянием и возможным развитием с тем, чтобы выяснить характер деформаций конструкций и степень их опасности для дальнейшей эксплуатации.

Наблюдение за развитием трещин проводится по графику, который в каждом отдельном случае составляется в зависимости от конкретных условий.

5.3.5. Трещины выявляются путем осмотра поверхностей конструкций, а также выборочного снятия с конструкций защитных или отделочных покрытий.

Следует определить положение, форму, направление, распространение по длине, ширину раскрытия, глубину, а также установить, продолжается или прекратилось их развитие.

5.3.6. На каждой трещине устанавливают маяк, который при развитии трещины разрывается. Маяк устанавливают в месте наибольшего развития трещины.

При наблюдениях за развитием трещин по длине концы трещин во время каждого осмотра фиксируются поперечными штрихами, нанесенными краской или острым инструментом на поверхности конструкции. Рядом с каждым штрихом проставляют дату осмотра.

Расположение трещин схематично наносят на чертежи общего вида развертки стен здания, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину составляют график ее развития и раскрытия.

Трещины и маяки в соответствии с графиком наблюдения периодически осматриваются, и по результатам осмотра составляется акт, в котором указываются: дата осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения о состоянии трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин и установка на них маяков.

5.3.7. Ширину раскрытия трещин обычно определяют с помощью микроскопа МПБ-2 с ценой деления 0,02 мм, пределом измерения 6,5 мм и микроскопа МИР-2 с пределами измерений от 0,015 до 0,6 мм, а также лупы с масштабным делением (лупы Бринеля) (рис. 5.5) или других приборов и инструментов, обеспечивающих точность измерений не ниже 0,1 мм.

Глубину трещин устанавливают, применяя иглы и проволочные щупы, а также при помощи ультразвуковых приборов типа УКБ-1М, бетон-3М, УК-10П и др. Схема определения глубины трещин ультразвуковыми методами указана на рис. 5.6.

5.3.8. При применении ультразвукового метода глубина трещины устанавливается по изменению времени прохождения импульсов как при сквозном прозвучивании, так и методом продольного профилирования при условии, что плоскость трещинообразования перпендикулярна линии прозвучивания. Глубина трещины определяется из соотношений:

 

; ,

 

где h — глубина трещины (см. рис. 5.5);

V — скорость распространения ультразвука на участке без трещин, мк/с;

ta, te — время прохождения ультразвука на участке без трещины и с трещиной, с;

а — база измерения для обоих участков, см.

 

5.3.9. Важным средством в оценке деформации и развития трещин являются маяки: они позволяют установить качественную картину деформации и их величину.

5.3.10. Маяк представляет собой пластинку длиной 200-250 мм, шириной 40-50 мм, высотой 6-10 м, из гипса или цементно-песчаного раствора, наложенную поперек трещины, или две стеклянные или металлические пластинки, с закрепленным одним концом каждая по разные стороны трещины, или рычажную систему. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствуют о развитии деформаций.

 

а)

б)

в)

 

Рис. 5.5. Приборы для измерения раскрытия трещин

а — отсчетный микроскоп МПБ-2, б — измерение ширины раскрытия трещины лупой:

1 — трещина; 2 — деление шкалы лупы; в – щуп

 

Маяк устанавливают на основной материал стены, удалив предварительно с ее поверхности штукатурку. Рекомендуется размещать маяки также в предварительно вырубленных штрабах (особенно при их установке на горизонтальную или наклонную поверхность). В этом случае штрабы заполняются гипсовым или цементно-песчаным раствором.

5.3.11. Осмотр маяков производится через неделю после их установления, а затем один раз в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль.

5.3.12. Ширина раскрытия трещин в процессе наблюдения измеряется при помощи щелемеров или трещиномеров. Конструкция щелемера или трещиномера может быть различной в зависимости от ширины трещины или шва между элементами, вида и условий эксплуатации конструкций.

 

 

Рис. 5.6. Определение глубины трещин в конструкции

1 — излучатель; 2 – приемник

 

На рис. 5.7-5.12 приведены конструктивные схемы различных типов маяков и щелемеров.

Наиболее простое решение имеет пластинчатый маяк (см. рис. 5.7). Он состоит из двух металлических, стеклянных или плексигласовых пластинок, имеющих риски и укрепленных на растворе так, чтобы при раскрытии трещины пластинки скользили одна по другой. Края пластинок должны быть параллельны друг другу. После прикрепления пластинок к конструкции отмечают на них номер и дату установки маяка. По замерам расстояния между рисками определяют величину раскрытия трещины.

 

 

Рис. 5.7. Пластинчатый маяк из двух окрашенных пластинок

1 — пластинка, окрашенная в белый цвет; 2 — пластинка, окрашенная в красный цвет;

3 — гипсовые плитки; 4 – трещина

 

5.3.13. Щелемер конструкции ЛенГИДЕПА (см. рис. 5.8) состоит из двух латунных пластин, одна из которых расположена в специально выточенном пазу второй пластины. На обеих пластинах имеются шкалы с миллиметровыми делениями, причем на П-образной пластине сделана прорезь для чтения делений шкалы на внутренней (второй) пластине.

Пластины крепятся к изогнутым штырям, свободные концы которых заделываются в бетон. Описанный щелемер позволяет определить величину развития трещин по трем направлениям.

5.3.14. Маяк конструкции Ф.А. Белякова в общем виде изображен на рис. 5.9. Он состоит из двух прямоугольных гипсовых или алебастровых плиток размером 100´60 мм и толщиной 15-20 мм. В каждой из плиток на вертикальной и горизонтальной гранях закреплены пять металлических шпилек с острым концом, выступающим на 1-2 мм. Для наблюдения за развитием трещины две такие плитки крепят на гипсовом или алебастровом растворе по обе стороны трещины, чтобы шпильки были расположены на прямых, параллельных друг другу: чтобы шпильки 1, 2, 3, 4 (см. рис. 5.9) на вертикальной плоскости расположились на одной прямой, а четыре других — 5, 6, 7, 8 на другой прямой. Приращение трещины измеряют по изменению положения шпилек. Для этого к шпилькам периодически прикладывают чистый лист бумаги, наклеенный на фанеру, и после легкого надавливания измеряют расстояния между проколами по поперечному масштабу. Маяки конструкции Ф.А. Белякова позволяют определить взаимное смещение сторон трещин в трех направлениях.

 

 

Рис. 5.8. Щелемер конструкции ЛенГИДЕПА

1 — скоба; 2 — измерительная шкала; 3 — трещина; 4 – зачеканка

 

 

Рис. 5.9. Маяк конструкции Ф.А. Беляхова

 

5.3.15. Щелемер, у которого счетным механизмом служит мессура, схематически показан на рис. 5.10. Данные измерений по мессуре увязываются с температурой воздуха, на которую вводится соответствующая поправка; окончательную величину отсчета S, мм, определяют по формуле

 

S = Fklt,

 

где F отсчет по мессуре, мм;

k — коэффициент линейного расширения металла плеча мессуры;

t температура воздуха в момент отсчета; l — длина плеча мессуры, мм.

 

5.3.16. Щелемер для длительных наблюдений показан на рис. 5.11. Он состоит из двух марок, каждая из которых представляет собой цилиндр из некорродирующего металла с полушаровой головкой, укрепленной на квадратном фланце из листовой стали. Для закрепления фланца в бетоне к нему приваривается анкерная скоба. Пара таких марок устанавливается по обе стороны трещины. Измерение расстояния между марками во время каждого осмотра производится штангенциркулем дважды: в обхват цилиндров и в обхват полушаровых головок с упором ножек штангенциркуля в торцы цилиндров. Однозначность изменений расстояний по обеим измерениям между циклами укажет на отсутствие ошибок при производстве замеров.

5.3.17. Щелемер для измерения деформаций широких швов схематически показан на рис. 5.12. Он состоит из двух отрезков уголкового железа (100´100´100 мм), прикрепленных к обеим сторонам шва при помощи анкерных болтов. К концам уголков прикрепляются две фасонные пластинки из некорродирующего металла. При деформациях шва пластинки скользят одна по другой. Деформацию шва определяют как разность расстояний между вертикальными плоскостями пластинок в отдельных циклах измерений.

 

 

Рис. 5.10. Щелемер с мессурой

1 — мессура; 2 – трещина

Рис. 5.11. Щелемер для длительных наблюдений

1 — марка; 2 — фланец; 3 анкерная плита

 

 

Рис. 5.12. Щелемер для измерения широких трещин и швов

 

5.3.18. Для наблюдений за трещинами и осадками в стенах применяют стрелочно-рычажное устройство, схематически показанное на рис. 5.13. Оно состоит из деревянной или металлической стрелки длиной 0,7-1 м, шарниров и мерной шкалы. Шарниры, закрепляющие стрелку на стене, расположены по обе стороны от трещины. Длина остальной свободной части стрелки в 10 раз больше расстояния между указанными шарнирными креплениями. Таким образом, вертикальному смещению одного шарнира относительно другого соответствует в 10 раз большее смешение вверх или вниз конца стрелки над мерной шкалой (металлической или деревянной рейкой). В этих условиях величина осадок по обе стороны трещины в 1 мм соответствует смещению конца стрелки на 10 мм. При установке прибора на стене свободный конец стрелки помещается над нулевым делением мерной шкалы.

5.3.19. В журнале наблюдений фиксируются: номер и дата установки маяка или щелемера, место и схема их расположения, первоначальная ширина трещины, изменение со временем длины и глубины трещины.

По данным измерений строят график хода раскрытия трещин (рис. 5.14.).

В случае деформации маяка рядом с ним устанавливается новый, которому присваивается тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до окончания наблюдений.

5.3.20. Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет фиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.

 

Рис. 5.13. Стрелочный рычажный прибор для определения интенсивности неравномерной осадки стены

а – положение прибора до осадки стены;

б – положение прибора после осадки стены; 1 – трещина; 2 – указательная стрелка; 3 – шарнирное крепление стрелки на стене; 4 – мерная шкала

Рис. 5.14. График хода раскрытия трещин

 


 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *