книги / Оценка технического состояния бетонных и железобетонных конструкций при инструментальном обследовании

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

О.В. Третьякова, С.В. Леонтьев

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ОБСЛЕДОВАНИИ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2023

1

УДК 624.014.45:69.059.14-047.38(075.8) ББК 38.53я73

Т66

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент А.А. Орлов (Южно-Уральский государственный университет (НИУ)); канд. техн. наук, доцент В.А. Шаманов

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Третьякова, О.В.

Т66 Оценка технического состояния бетонных и железобетонных конструкций при инструментальном обследовании : учеб. пособие / О.В. Третьякова, С.В. Леонтьев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2023. – 66 с.

ISBN 978-5-398-02989-5

Освещены основные аспекты выполнения работ по оценке технического состояния бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений. Указаны особенности проведения инструментального обследования технического состояния конструкций. Рассмотрены основные методы контроля напряженно-деформированного состояния железобетонных строительных конструкций, а также существующие схемы оценки их прочности. Представлены особенности использования неразрушающих методов контроля прочности бетонных и железобетонных строительных конструкций. Описан порядокиспользованиягеорадиолокационныхметодовдляоценкиструктуры бетона, определениядефектовипоискаарматуры.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по программам бакалавриата (направление подготовки 08.03.01 «Строительство») и магистратуры (направление подготовки 08.04.01 «Строительство») всехформобучения.

УДК 624.014.45:69.059.14-047.38(075.8) ББК 38.53я73

2

4.2.1.Градуировочные зависимости для оценки прочности бетона при испытаниях механическими

5.Использование методов георадиолокации при обследовании бетонных и железобетонных

4

ВВЕДЕНИЕ

При эксплуатации зданий и сооружений во многих случаях требуется оценить техническое состояние конструкций, определить их фактическую несущую способность для принятия обоснованных технических решений по способам усиления, ремонтно-восстановительным работам и в других ситуациях. Оценка технического состояния выполняется на основе инструментального обследования технического состояния конструкций зданий и сооружений.

Всоответствии с Постановлением Правительства РФ № 20 «Об инженерных изысканиях для подготовки проектной документации, строительства, реконструкции объектов капитального строительства» обследования строительных конструкций зданий и сооружений относят к специальным видам инженерных изысканий.

С целью обеспечения безопасности зданий и сооружений в процессе их эксплуатации должен осуществляться периодический эксплуатационный контроль за их техническим состоянием путем осуществления осмотров, проверок и мониторинга состояния оснований, строительных конструкций и инженерных систем, что регламентировано Федеральным законом № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». При необходимости по результатам мониторинга проводится визуальное

иинструментальное обследование.

Внормативных документах [1, 2] под обследованием понимается комплекс работ по оценке технического состояния оснований, строительных конструкций и инженерных систем.

Всвою очередь, оценка технического состояния здания или сооружения позволяет сделать выводы о надежности и безопасности их конструкций, а также устанавливает соответствие зданий требованиям техническихрегламентовипроектной документации.

Инструментальное обследование является важнейшим этапом оценки технического состояния здания, без проведения которого

5

нельзя получить необходимые данные о физико-механических характеристиках применяемых строительных материалов, инженер- но-геологических условиях его эксплуатации, реальных эксплуатационных нагрузках. Полученные в ходе инструментального обследования данные в последующем используются при выполнении поверочных расчетов несущей способности как отдельных конструкций, так и объекта в целом, а также при анализе причин образования дефектов и локальных повреждений.

6

1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Детальное инструментальное обследование зданий и сооружений выполняется по результатам визуального обследования объекта в том случае, если при его проведении были зафиксированы дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций [1].

По итогам инструментального обследования выполняется проверочный расчет несущей способности здания. Для расчета используются фактические характеристики материалов конструкций, характеристики окружающей среды, параметры дефектов и повреждений конструкций. Такие характеристики конструкции могут быть определены только с помощью специализированных приборов и оборудования.

Детальное инструментальное обследование в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и повреждений может быть сплошным (полным) или выборочным [2].

Сплошное обследование проводят в следующих случаях:

−отсутствует проектная документация;

−обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность;

−проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности);

−возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации;

−в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов, изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивной среды или обстоятельств типа техногенных процессов и пр.

7

Выборочное обследование проводят:

−принеобходимостиобследованияотдельных конструкций;

−в потенциально опасных местах, где из-за недоступности конструкций невозможно проведение сплошного обследования.

Если в процессе сплошного обследования обнаруживается, что не менее 20 % однотипных конструкций находится в удовлетворительном состоянии, а в остальных конструкциях отсутствуют дефекты и повреждения, то допускается оставшиеся непроверенные конструкции обследовать выборочно. Объем выборочно обследуемых конструкций должен определяться конкретно (во всех случаях не менее10 % однотипных конструкций, но неменее трех).

Инструментальное обследование может проводиться разрушающими и неразрушающими методами. Применяются механические и физические неразрушающие методы.

В ходе обследования выполняется оценка напряженнодеформированного состояния конструкций, измерение деформаций и определение фактического значения прочности бетона.

Контрольные вопросы

1.Что является условием проведения детального инструментального обследования?

2.Какие нормативные документы регламентируют детальное инструментальное обследование?

3.В каких случаях проводится сплошное, а каких – выборочное инструментальное обследование?

4.Какие методы используются при детальном инструментальном обследовании?

5.Что определяется в ходе детального инструментального обследования?

8

2. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Напряженно-деформированное состояние (НДС) железобетонных конструкций характеризуется следующими параметрами: внутренними напряжениями и деформациями. Оценка напряжений выполняетсяс помощьюэлектротензометровифотоупругих датчиков.

Фотоупругий датчик деформаций состоит из пластины, изготовленной из оптически чувствительного материала и имеющей на концах накладки, функцией которых является надежная фиксация датчика на конструкции. На верхней поверхности датчика располагается шкала, фиксирующая изменение интерференционных полос. Знак «+» на шкале показывает растягивающие нагрузки, знак «–» сжимающие. Нижняя поверхность датчика обработана светоотражающим составом. Внешний вид конструкции фотоупругого датчика показан на рис. 2.1.

В основу работы фотоупругого датчика положен метод разгрузки, суть которого заключается в следующем:

−датчик устанавливается локально на конструкцию в месте возникновения деформаций и располагается в направлении измеряемых деформаций. Выполняется первичная фиксация данных с датчика;

−по концам датчика (перпендикулярно его расположению) выполняются пропилы, задачей которых является снятие напряжений с участка конструкции;

−происходит упругое восстановление освобожденного участка до первоначального ненагруженного состояния, обратные деформации передаются на датчик;

−видимые в лучах поляризованного света интерференционные полосы датчика указывают значения деформаций в сторону сжатия или растяжения;

−по модулю деформации бетона производится расчет напряжений исследуемой конструкции.

9

а

б

Рис. 2.1. Конструкция фотоупругого датчика: а – схема фотоупругого датчика; б – интерференционные полосы датчика, видимые

вполяризованном свете; 1 – пластинка из оптически чувствительного материала; 2 – фиксирующие накладки; 3 – измерительная шкала

Примером использования фотоупругого датчика при проведении инструментального обследования является определение деформацийи напряжений в бетонеобделкиСеверо-Муйского тоннеля.

Для измерения усилий, напряжений и деформаций применяют также тензометрические датчики. Тензометр преобразует механическую деформацию в изменение электрического сопротивления. Используется изменение омического сопротивления материала, которое вызывается упругими деформациями металлической проволоки или полупроводников в виде стержней. Изменение сопротивления датчика передается кабельным или бес-

10