Обследование и испытание зданий и сооружений

Учебно-методический комплекс

по дисциплине «Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений»

По направлению подготовки 270800.62 «Строительство»

Экстерн-обучение

Содержание:

Цели и задачи изучения дисциплины.

Содержание изучаемого материала.

Рекомендуемое количество часов для изучения дисциплины.

Тематика контрольных работ по дисциплине.

Методические указания по выполнению контрольных работ.

Форма итогового контроля, перечень вопросов к экзамену (зачету).

Литература:

Рекомендуемая литература (основная).

Рекомендуемая литература (дополнительная).

Цели и задачи изучения дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с методами и средствами: выявления действительного напряженно-деформированного состояния и качества элементов строительных конструкций, зданий и сооружений; прогнозирования остаточного ресурса; разработки рекомендаций по усилению эксплуатируемых объектов и уточнение их расчетных схем.

В учебном процессе дисциплина " Обследование и испытание зданий и сооружений " является одной из профилирующих для специальности "Промышленное и гражданское строительство" и является завершающей инженерную подготовку студента.

Целью преподавания данного курса является также подготовка инженера-строителя, знающего принципы оптимального планирования эксперимента, умеющего установить соответствие между действительной работой конструкций и их расчетными моделями, а также выбирать контрольно-измерительную аппаратуру и определить место её установки на сооружении.

Задачи изучения дисциплины

В результате изучения курса студент должен научиться выбирать нагрузочные устройства и устанавливать контрольные значения величин испытательных нагрузок, проводить испытания и уметь обрабатывать данные с использованием вычислительной техники на основе методов математической

статистики. При оценке состояния эксплуатируемых сооружений и прогнозе их дальнейшей работы нужно уметь провести их освидетельствование с максимальным использованием неразрушающих методов контроля качества конструкций, зданий и сооружений, соединение их элементов.

Содержание изучаемого материала.

Введение

Цели и задачи обследования и испытания сооружений, выявление основных причин, влияющих на снижение физической долговечности строительных конструкций; выявление действительного напряженного и деформированного состояний элементов строительных конструкций, зданий и сооружений, прогнозирование остаточного ресурса. Понятие о надежности сооружений. Диагностика зданий и сооружений .

Методы разрушающих и неразрушающих испытаний и испытаний строительных конструкций и контроля качества строительных материалов и элементов конструкций.

Аппаратурное обеспечение проведения испытаний на прочность, деформативность, трещиностойкость. Автоматизированные системы управления экспериментальными исследованиями, сбора и обработки результатов.

Метрология как основа обеспечения единства измерений. Метрологическая служба в строительстве. Проверка измерительных средств. Система государственных стандартов на проведение испытаний.

Виды и приемы усиления строительных конструкций. Уточнение расчетных моделей, в том числе дефектных, и усиление конструкций.

Технико-экономическая эффективность обследования и испытания сооружений.

Роль отечественных ученых Н.С. Стрелецкого, И.М. Рабиновича, Ю.А. Нилендера и других в формировании науки об обследовании и испытании сооружений.

Методы и средства проведения инженерного эксперимента

Связь с метрологией

Метрология как основа обеспечения единства измерений. Методы и средства измерений. Основы теории ошибок. Связь ошибки результата с ошибками факторов. Измерительные приборы, установки, преобразователи, системы, меры. Классы измерений. Параметры измерений: погрешность, точность, достоверность, чувствительность, диапазон измерений, предел измерений, цена деления шкалы.

Величины, подлежащие измерениям в строительстве.

Методы и средства приложения испытательных силовых воздействий

Основание и выбор схемы загружений при испытаниях. Характер и значения испытательных нагрузок. Метрологическое обеспечение нагрузочных устройств.

Классификация силовых воздействий. Нагрузочные устройства для создания статических и динамических нагрузок.

Аппаратура и методы регистрации результатов статических и динамических испытаний конструкций зданий и сооружений

Методы и средства измерения линейных и угловых перемещений, прогибомеры, индикаторы, электромеханичекие измерители перемещений. Геодезические методы исследования перемещений

Измерение деформаций. Физические основы тензорезисторных преобразователей. Типы тензорезисторов. Схемы измерений. Статическая и динамическая градуировка тензометрических устройств. Методы температурной компенсации тензорезисторов. Особенности регистрации динамических процессов. Виброметр и акселерометр.

Генераторные ( индукционные и пьезоэлектрические) и параметрические (индуктивные, резисторные, емкостные) преобразователи перемещений. Силоизмерители, измерители давления и других физических величин, использующие преобразователи перемещений. Струнные преобразователи.

Основы теории планирования экспериментов. Обработка результатов испытаний

Основные понятия теории математического планирования экспериментов. Последовательный и рандомизированный план. Оптимизация плана эксперимента. Однофакторный и многофакторный эксперимент. Идентификация расчетных моделей. Обработка результатов испытаний. Дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализы.

Неразрушающие методы испытания. Метод проникающих сред

Методы течеискания. Физические основы: явление смачивания. Капиллярный метод. Ультразвуковые течеискатели. Индикаторный метод.

Механические методы испытаний

Определение прочности бетона методами пластической деформации, упругого отскока, отрыва и скалывания ребра. Методика определения градуировочных зависимостей "косвенная характеристика - прочность бетона". Оценка прочности металлов по твердости, метод среза резьбы.

Ультразвуковые методы испытания конструкций

Физические основы: упругие среды, закон распространения волн. Область применения ультразвуковых методов контроля: определение прочности, толщины изделий и покрытий, дефектоскопия бетона и металлов: методы сквозного и поверхностного прозвучивания, теневой, эхо - теневой, зеркальный, зеркально-теневой, дельта-методы дефектоскопии сварных швов. Определение координат и идентификация типа дефекта. Метод акустической эмиссии.

Радиационные методы контроля

Физические основы: строение атомного ядра, изотопы, радиактивный распад, рентгеновское излучение. Радиографический, радиоскопический к радиометрический методы контроля. Метод прозвучивания потоком тепловых нейтронов. Определение дефектов. Аппаратура, используемая в радиационных методах.

Техника безопасности при использовании радиационных методов.

Магнитные, электромагнитные и электрические методы

Магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, индукционный и пондеромоторный методы.

Оценка напряженного состояния элементов конструкций из ферромагнитных материалов. Определение толщины защитного слоя бетона и диаметра арматуры в железобетонных конструкциях. Определение толщины листовых металлических конструкций.

Инфракрасная дефектоскопия

Физические основы метода. Тепловые приемники инфракрасного излучения. Фотоэлектрические приемники поглощенного инфракрасного излучения. Тепловизоры, термовизионы. Оценка качества замоноличивания швов. Дефектоскопия.

Обследование и испытание конструкций зданий и сооружений

Обследование конструкций зданий и сооружений

Цели и задачи, особенности методики проведения натурных обследований. Осмотр объектов. Изучение проектной документации. Полное и выборочное обследование. Назначение объема выборки. Этапы обследования и виды проводимых работ. Выявление дефектов и повреждений. Инструментальное измерение геометрических и физических параметров конструкций. Перерасчет конструкций и составление заключения по результатам обследования.

Натурные обследования и испытания

Основы методики натурных испытаний. Методы определения полных напряжений в несущих конструкциях эксплуатируемых сооружений. Уточнение расчетной модели конструкций по результатам испытаний пробными нагружениями. Методика статических испытаний.

Испытания строительных конструкций зданий и сооружений динамической нагрузкой

Цели и задачи испытаний конструкций динамическими нагрузками. Испытания натурных сооружений динамической эксплуатационной нагрузкой. Испытание конструкций и сооружений искусственно создаваемой вибрационной нагрузкой. Динамические испытания при кратковременном воздействии. Методика испытаний сосудов давления.

Контроль качества в строительстве

Организация контроля качества в строительстве

Приемочный, технологический, выводной контроль. Статический -предупредительный контроль. Роль неразрушающего контроля. Автоматизация контроля качества.

Основы моделирования конструкций

Виды и классификация методов моделирования Математическое и физическое моделирование

Основы теории подобия

Геометрическое и физическое подобие. Критерии подобия. Анализ размерностей. Индикаторы подобия. Критериальный анализ уравнений. Линейное, нелинейное, приближенное подобие. Постановка модельного эксперимента.

Аналовое и математическое моделирование

Модели - аналоги. Машины непрерывного действия. Электронное моделирование, использование ЭВМ. Твердые модели. Метод Монте-Карло.

Основы оптической и лазерной интерферометрии

Поляризационно-оптический метод. Поляризация света. Оптически чувствительный материал. Монохроматический свет. Изохромы, изоклины. Методы "замораживания" оптически активных покрытий, хрупких тензочувствительных покрытий, сеток, муаровых полос.

Особенности определения напряжений и давлений в грунтах

Особенности определения напряжений и давлений в грунтах

Измерение напряжений в грунтах. Измерение порового давления. Метод индикаторов для исследования фильтрации в гидротехнических сооружениях и грунтах. Полевые методы определения плотности и влажности грунтов. Методы каротажа скважин.

Рекомендуемое количество часов для изучения дисциплины.

144 часов.

Тематика контрольных работ по дисциплине.

Номер варианта выбираются согласно первым двум цифрам договора (напр. 0104 или 1204). Наименования тем реферируемых работ студент должен взять “Методических указаний” (стр. 33).

Методические указания по выполнению контрольных работ.

См. ”Методические указания”

Форма итогового контроля, перечень вопросов к экзамену (зачету).

Экзамен

Вопросы к экзамену:

1. Цели и задачи обследования и испытания сооружений

2. Методы обследования и испытания сооружений

3. Метрология и стандартизация в строительстве. Основные понятия и определения

4. Чем характеризуются измерения. Классы измерений, погрешности

5. Контроль качества конструкций и сооружений. Понятие качества продукции

6. Оценка надежности конструкций зданий и сооружений ( общие понятия )

7. Классификация силовых нагрузок

8. Методы приложения статических нагрузок

9. Методы приложения динамических нагрузок

10. Методы и средства измерений. Приборы для статических испытаний

11. Измерение механических величин с помощью электрических преобразователей

12. Оценка характеристик первичных измерительных устройств

13. Информационно-измерительные системы

14. Обработка экспериментальных данных

15. Определение физико-механических характеристик материалов

16. Метод проникающих сред

17. Механические методы испытаний

18. Акустические методы испытаний (резонансный, импедансный, акустической эмиссии)

19. Ультразвуковой импульсный метод испытания

20. Радиационный метод испытания.

21. Магнитные и электромагнитные методы испытаний.

22. Электрические методы испытаний.

23. Радио-дефектоскопия и инфракрасная дефектоскопия.

24. Задачи и методика проведения натурных обследований.

25. Осмотр объекта, изучение документации при обследовании строительных конструкций.

26. Инструментальные измерения геометрических и физических параметров конструкций, (при обследовании строительных конструкций).

27. Перерасчет и составление заключения по результатам обследования сооружений.

28. Методика натурных испытаний.

29. Методика определения полных напряжений в эксплуатируемых конструкциях.

30. Уточнение расчетной модели при испытании строительной конструкции.

31. Методика статических испытаний.

32. Цели и задачи испытания строительных конструкций динамической нагрузкой.

33. Испытания натурных сооружений динамической нагрузкой.

34. Испытание конструкций искусственно создаваемой вибрационной нагрузкой.

35. Динамические испытания при кратковременных воздействиях.

36. Испытание сосудов давлением.

37. Организация контроля качества на заводах изготовителях.

38. Контроль качества строительно-монтажных работ.

39. Виды методов моделирования строительных конструкций.

40. Постановка модельного эксперимента.

41. Математическое моделирование.

42. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений.

43. Измерение напряжений в грунтах.

44. Измерение порового давления в грунтах.

45. Метод индикаторов при исследовании фильтрации в грунтах и гидротехнических сооружениях.

46. Полевые методы определения плотности и влажности грунтов.

Литература:

Рекомендуемая литература (основная).

1. Лужин О.В. и др. Обследование и испытание сооружений. Учебник для ВУЗов. - М.: Стройиздат, 1987 . - 264с.

2. Землянский А.А. Обследование и испытание зданий и сооружений: Учеб. пособие для студ. Вузов / А.А. Землянский.-М: Изд-во АСВ. 2001, 2002 – 240с.

3. Реконструкция зданий и сооружений / А.Л. Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров; Под ред. А.Л. Шагина: Учеб. пособие для строит, спец. ВУЗов. - М.: Высш. шк., 1991.-352с.

4. Шепелев Н.П., Шумилов М.С. / Реконструкция городской застройки: Учеб. для строт. спец. ВУЗов - М: Высш. шк., 2000.-271с; ил.

Рекомендуемая литература (дополнительная).

1. Золотухин Ю.Д. Испытание строительных конструкций: Учеб. пособие для ВУЗов. - Минск: Высшая школа, 1983 . - 208с.

2. Лужин О.В. и др. Неразрушающие методы испытания бетона.-М.: Стройиздат. 1985 . - 236с.

3. Теория подобия и размерностей. Моделирование / П.М.Алабужев, В.Б. Геронимус, Л.М. Минкевич и др. - М.: Наука, 1968. - 175с.

4. Злочевский А.Б. Экспериментальные методы в строительной механике.-М.: Стройиздат, 1983-129с.

5. Аронов Р.И. Испытание сооружений: Учеб. пособие для ВУЗов - М.: Высшая школа , 1974 . - 187 с.

6. Л.Ю.Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Высшая школа , 1975. - 252 с.