Т. В. Дормидонтова Комплексное применение методов, средств контроля для диагностики и мониторинга строительных систем

Скачать 2.66 Mb.

Название	Т. В. Дормидонтова Комплексное применение методов, средств контроля для диагностики и мониторинга строительных систем
страница	3/10
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2.4 Оценка прочности арматуры и степени её коррозии

Прочность арматуры может быть определена только с помощью разрывной машины. Для этого из конструкции в безопасном месте вырезается кусок арматуры, обтачивается на токарном станке и испытывается.

Степень коррозии арматуры определяют с помощью взвешенного образца с коррозией и без неё. По разности весов определяется степень коррозии.
(2.2)

Остаточное усилие разрыва арматуры определяется с учётом того, что её диаметр уменьшился на величину, соответствующую степени коррозии:

(2.3)
Измерение прогибов производится механическими, гидравлическими, электрическими прогибомерами, нивелиром и другими приборами [65,80].

Механический прогибомер представляет собой нечто похожее на часовой механизм. В этом приборе есть маховик, на который один раз обертывается струна, один конец который прикреплен к конструкции в месте измерения прогиба, на другой привязан груз. При перемещении конструкции груз оттягивает вниз струну, а та вращает механизм прибора, что фиксируется стрелками прибора.

Гидравлический прогибомер представляет собой резиновый шланг, заполненный подкрашенной водой. На одном конце шланга находится стеклянная трубка с делениями, другой конец запаян. Для измерения прогиба запаянный конец трубки упирается в один конец конструкции, другой в середину (по длине), и отмечается на трубке количество делений, где остановился уровень жидкости. Затем трубка перемещается в другой конец конструкции и вновь берётся отсчёт. По разности отсчетов определяется прогиб в середине конструкции.

Ширина раскрытия трещин измеряется щупами, лупой Польди, микроскопом Бринеля. Лупа и микроскоп имеют на своих окулярах деления 0,1 или 0,01 мм.

Проверка горизонтальности производится уровнем или нивелиром.

Проверка вертикальности производится отвесом или теодолитом.

Измерение геометрических размеров производится складным метром, рулеткой, штангенциркулем, микрометром.

Осмотр издалека осуществляется с помощью бинокля, подзорной трубы.

Определение температуры и влажности воздуха производится ртутным термометром, с помощью психометра Августа, с помощью аспирационного психометра.

Определение влажности материала производится влагомером - электронным прибором, который по изменению электрического сопротивления материала оценивает его влажность.

Определение теплопроводности материала производится тепломером – электронным прибором, который по электрической мощности излучателя, создающего равномерный тепловой поток вокруг щупа, оценивает теплопроводность материала.

Измерение шума производится шумомером.

Определение местоположения скрытых металлических элементов и их размеров осуществляется с помощью измерителя защитного слоя.

Определение глубины поражения древесины гниением или грибками производится заострённым металлическим щупом.

Определение массы пробы производится с помощью весов.

При обследовании часто возникают ситуации, когда объект исследования физически недоступен. Например, представляет большие технически трудности оценить площадь опирания стропильной конструкции на колонну. В этом случае для исследователя целесообразна специальная тренировка, заключающаяся в следующем.

На бумаге в натуральную величину вычерчивается опорная часть конструкции (например, консоль колонны), которая размечена с точностью до 1 см. На воображаемую консоль надвигается плоский макет конструкции. Одновременно с расстояния 3 – 9 метров исследователь визуально оценивает длину опирания макета конструкции на консоль и сравнивает полученные результаты с точным размером.

Указанная методика реализовывалась авторами. В результате пяти тренировок (по 100 результатов в каждой) средняя ошибка и дисперсия уменьшились, соответственно, на 22% и 11%.

Критерий Фишера для среднего значения составил = 6,739, а для стандарта = 8,054. Полученные результаты достоверны с вероятностью более 75%, но менее 90%, так как = 3,23 (для 75%), = 9,24 (для 90%).

Таким образом, достоверность оценок, получаемых при мониторинге зданий, зависит не только от точности используемых приборов и количества измерений, но и от степени объективности визуальных оценок параметров.
2.5 Места инструментального обследования
Место измерения прочности бетона в железобетонной конструкции зависит от вида конструкции, её напряжённого состояния (изгиб, сжатие и т.д.), от расчётной схемы, от способа измерения прочности бетона, действующих фактических напряжений в сечении, доступности проведения измерения, состояния поверхности конструкции (для неразрушающих методов контроля), значимости прочности бетона в формировании несущей способности конструкции и др.

Для ребристых плит покрытия места измерения прочности бетона могут быть обоснованы следующим образом. Плита покрытия имеет равномерно распределённую нагрузку и свободно опирается на опоры. В нормальном сечении наиболее напряжённая зона (с точки зрения использования прочности бетона) – верхняя. Наиболее напряжённое место – на верхней поверхности – недостижимо в эксплуатационных условиях. Поэтому очевидное место измерения – нижняя плоскость плиты. В связи с тем, что несущей частью плиты является ребро, наиболее приемлемым местом измерения является верхняя часть ребра, доступная снизу (рисунок 2.5).

В [149] показано, что прочность бетона по полю конструкции распределена неравномерно (рисунок 2.6). В этой связи измерять прочность надо таким образом, чтобы иметь возможность оценить указанную неравномерность.

Для этого надо производить измерения в нескольких точках по длине плиты покрытия. Количество мест измерений (n) должно быть таким, чтобы иметь возможность оценить достоверность результатов. В самом невыгодном случае n = 3, так как при составлении регрессионных зависимостей минимальное количество степеней свободы (f) должно быть не менее двух (так как при n = 2 f = n – 2 = 0, что не позволяет оценить достоверность результата). В этой связи местами определения прочности бетона должны быть опорные сечения и середина плиты.

Ребристая плита обычно недоармирована (т.е.   _гр), поэтому она должна разрушаться пластически, однако в силу различных причин могут возникнуть ситуации, способствующие хрупкому разрушению (рисунок 2.7).

Для оценки вероятности появления такого события было произведено следующее исследование. Было предположено, что параметры, определяющие прочность ребристой плиты, по нормальному сечению распределены по нормальному закону распределения со следующими показателями:

прочность арматуры – с коэффициентом вариации 0,05 (нормировано);
прочность бетона – с коэффициентом вариации 0,135 (нормировано);
рабочая высота сечения – с коэффициентом вариации 0,03 (по фактическим измерениям);
ширина сечения – с коэффициентом вариации 0,02 (по фактическим измерениям);
высота полки – с коэффициентом вариации 0,02 (по фактическим измерениям).

В соответствии с указанными коэффициентами вариации и средними проектными значениями были построены гистограммы (рисунок 2.8).

Такие расчёты производятся для процентов армирования (в данном случае  = 0,1%,  = 0,25%,  = 0,5%,  = 1%,  = 1,5% ).

Далее производится расчёт  для каждого сочетания параметров (в данном случае их 16807) методом “Перебор”. Относительная высота сжатой зоны бетона вычисляется по алгоритму:

Результаты расчётов (вероятности хрупкого разрушения Р_хр, показаны в таблице 1.7 и рисунке 1.28.

Таблица 2.4 – Вероятность хрупкого разрушения в зависимости от
процента армирования

Процент армирования плиты, %0,10,250,511,5A_s, мм77226402760982Р_х_._р_.6,09

Е-316002,06

Е-35735,63

Е-11858,41

Е-2803,05

Е-156

Из таблицы 2.4 следует, что вероятность хрупкого разрушения недоармированной плиты существует, однако настолько незначительная, что в практических приложениях с ней можно не считаться.

2.6 Определение прочности бетона из условий оценки прочности ребристой плиты по наклонным сечениям и в опорной зоне

Несущая способность конструкции на действие поперечных сил по наклонной полосе между наклонными трещинами определяется по формуле [145]:

(2.4)

где φ_ω₁ - коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле

но не более 1,3.

Коэффициент φ_b₁ определяют по формуле

где β – коэффициент, принимаемый равным для бетона: тяжелого, мелкозернистого и ячеистого – 0,01; легкого – 0,02.

В формуле (2.4) используется прочность бетона на сжатие. Следовательно, для оценки несущей способности конструкции её надо определять экспериментально.

Место определения прочности бетона находится изнутри в верхней части (под полкой) ребра (рисунок 2.5). Оно совпадает с местом определения прочности бетона для оценки несущей способности по нормальным сечениям.

Для оценки несущей способности ребристой плиты перекрытия в опорной зоне необходимо использовать прочность бетона на сжатие, растяжение и сцепление с арматурой. Экспериментально в условиях производственного мониторинга возможно определить лишь прочность бетона на сжатие. Прочность бетона на растяжение определяется по формуле [7]

(2.5)

Прочность бетона на растяжение можно также описать эмпирической зависимостью, взятой из СНиП 2.03.01 – 84 [145], которая отражает весь отечественный опыт исследования свойств бетона и выражается следующим образом (рисунок 2.8)

R_bt=1,3184+0,0796624^.R_b–0,000100359^.R_b²,МПа. (2.6)
2.7 Оценки несущей способности ферм
Для оценки несущей способности фермы прочность бетона на сжатие следует определять в элементах верхнего пояса и в сжатых раскосах и стойках. Количество мест измерений можно принять из тех же соображений, что и для ребристых плит покрытия, т.е. в трёх произвольно выбранных элементах одного типа (верхний пояс, раскос, стойка).

2.8 Оценки несущей способности колонн
Для оценки несущей способности колонны необходимо определение прочности бетона на сжатие. Количество измерений имеет смысл принять из тех же соображений, что и для ребристой плиты.
2.9 Расчётная оценка
Наиболее точной оценкой технического состояния объекта является расчётная [66].

Она получается при использовании теоретических зависимостей (в основном, нормированных – по СНиПу). В ряде случаев расчётные нормированные зависимости отсутствуют. В таких случаях используют формулы, полученные в результате научных исследований.

Исходными данными для расчётов обычно являются результаты инструментальных измерений.
2.10 Состояние мониторинга за техническим состоянием

строительных объектов в настоящее время

Государственный комитет Российской Федерации по жилищной и строительной политике (Госстрой России) систематически проводит обобщение и анализ причин аварий зданий и сооружений, регистрируемых ежегодно на территории Российской Федерации. Материалы по их результатам направляются органам исполнительной власти субъектов Российской Федерации и организациям-участникам строительства для изучения причин аварий с целью проведения профилактической работы по их предотвращению [114,118,119,121-126].

Работа по техническому анализу причин, приводящих к авариям, обусловлена необходимостью предотвращения их повторения за счет выполнения профилактических мероприятий, совершенствования проектных решений и нормативных требований. Опыт расследования аварий зданий и сооружений показывает, что в большинстве случаев их причинами являются нарушения, каждое из которых в отдельности не представляет угрозы строению, поэтому в настоящем обзоре при классификации аварий по основным признакам используются нарушения, которые являются одними из основных причин аварий.

Под аварией понимается обрушение, повреждение здания, сооружения в целом его части или отдельного конструктивного элемента, а также превышение ими предельно допустимых деформации, угрожающих безопасному ведению работ и повлекших приостановку строительства (эксплуатации) объекта или его части (в дальнейшем - авария здания).

В понятие аварии входят также обрушения и повреждения зданий и сооружений, произошедшие в результате природно-климатических воздействий (землетрясение, ветровой напор, снеговая нагрузка и т.д.), интенсивность которых не превышала расчетных значений.

Был проведён анализ причин аварий и повреждений строительных конструкций, зданий и сооружений по публикациям. В результате анализа были установлены основные причины дефектов строительных конструкций (таблица 2.5).

Таблица 2.5

Целью расследования причин аварии зданий является установление факторов, вызвавших аварии, их обобщение, учет и анализ с разработкой предложений и принятием мер по предупреждению аварии путем корректировки нормативной и проектной документации, подготовки методических документов по проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений, учитывающих характер и частоту повторений выявленных причин аварий, широкого информирования участников строительства и эксплуатационных организаций о причинах, произошедших аварий и мерах по их предупреждению.

Кроме того, были установлены количественные соотношения между дефектами (таблица 2.6), которые не противоречат данным [131-138] (таблица 2.7).

Таблица 2.6

Причины поврежденийКоличество случаев повреждения конструкций, без обрушения, %Количество случаев обрушения конструкций,%1.Целенаправленное нарушение сплошности конструкций1 (0,5)2. Случайные нарушения сплошности конструкций14(6,9)1(0,5)3. Влажностная коррозия24(11,9)4. Химическая коррозия8(3,9)5. Морозная коррозия14(6,9)6. Электрохимическая коррозия07. Другие виды коррозии3(1,5)8. Изменчивость технологических параметров (прочности материалов, геометрических размеров и т.п.)8(3,9)7(3,5)9. Изменения условий опирания и соединения конструкций между собой при монтаже11(5,4)15(7,5)10. Целенаправленное изменение расчётной схемы конструкций и сечения при ремонтах1(0,5)11. Замена марок и классов бетона и арматуры при изготовлении2(0,9)1(0,5)12. Замена конструкций при монтаже и реконструкции4(1,9)1(0,5)13. Замена материалов и конструкций, создающих нагрузку на расчётный элемент4(1,9)6(2,9)14. Несоблюдение норм проектирования16(7,9)17(8,4)15. Отсутствие проекта при строительстве016. Строительство неквалифицированными кадрами 13(6,4)15(7,5)17. Неквалифицированная эксплуатация12(5,8)3(1,5)ИТОГО:135(67,2)66(32,8) Таблица 2.7

Причины поврежденийКоличество случаев повреждения конструкций, без обрушения (данные кафедры АДиСК), %Количество случаев обрушения конструкций (данные кафедры АДиСК), %Низкое качество конструкций:

при изготовлении и монтаже на объектах строительства

при изготовлении в заводских условиях

41,6(7,3)

17,6(0,9)

3,2(8)

-(0,5)Ошибки и недостатки проекта

4(7,9)-(8,4)Неправильная эксплуатация зданий и сооружений

8(5,8)-(1,5)Совокупность названных причин

17,6(45,3)8(14,4)ИТОГО:

88,8(67,2)11,2(32,8)

Таким образом, по проведённому анализу причин появления различного рода дефектов, появляющихся при строительстве и эксплуатации строительных конструкций, установлено, что:

наиболее часто встречающаяся причина дефектности – коррозия (различные её виды) в 46 случаях из 201.
на втором месте по частоте появления дефектов - несоблюдение норм проектирования в 16 случаях из 201.
на третьем месте по частоте появления - случайные нарушения сплошности конструкций, в 14 случаях из 201.

Полученные выводы позволяют более обоснованно определять частоту и периодичность оценки технического состояния конструкций при их мониторинге.

2.11 Номенклатура параметров для обследования
Номенклатура параметров для обследования включает в себя:

Геометрические размеры здания и конструкций (ширина, высота, площадь арматуры, опирания).
Степень коррозии: бетона, кирпичной кладки, арматуры, сварных швов, металлоконструкций.
Прочность: бетона, кирпичной кладки, стали.
Дефекты железобетонных конструкций (фундаменты, полы, колонны, балки, фермы, стеновые панели, плиты покрытия): околы, обнажение арматуры, трещины (вдоль арматуры и силовые), масляные и ржавые пятна, размораживание.
Дефекты металлических конструкций: механические повреждения, коррозионные повреждения, трещины.
Дефекты крыши: отслоение рулонного ковра, трещины, примыкания, протечки.
Дефекты кирпичных стен: трещины, околы, размораживание.

Все дефекты можно разделить на значимые (в смысле обеспечения безопасности эксплуатации здания) и экономически значимые.
3 Обоснование количества измерений для получения

достоверных значений
Применительно к промышленному зданию оценку технического состояния следует производить для конструкций, отказ которых вызывает уменьшение безопасности эксплуатации здания, и тех, отказ которых приводит лишь к экономическим последствиям.

Конструкции, отказ которых вызывает уменьшение безопасности эксплуатации здания, для краткости называемые ответственными конструкциями, следующие:

основания;
фундаменты;
колонны;
подстропильные фермы;
стропильные фермы;
конструкции фонарей;
плиты покрытия;
подкрановые балки;
вертикальные связи;
горизонтальные связи.

Объём и периодичность измерений таких параметров, как прочность бетона, арматуры, геометрия и другие, отражённые в таблице 2.1 должны соответствовать значимости их в здании, которая, в свою очередь, в большой степени определяется площадью поражения от отказа конструкции (при этом имеется в виду, что вероятность появления нагрузки, соответствующей расчётной несущей способности, меньше расчётной нагрузки у всех несущих конструкций (индикатор отказа) или примерно одинакова, так как они рассчитаны по единым нормативным правилам). В этой связи вышеприведённый список несущих конструкций показан в соответствии с их значимостью в здании (в порядке уменьшения).

Кроме того, объём измерений должен зависеть от задаваемой точности измерений, вероятности её исполнения и коэффициента вариации измеряемой величины (рисунок 3.1) . В этой связи в [62] приведена соответствующая таблица (таблица 3.1).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

	Область применения Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных...		Техническое задание установка и обслуживание системы мониторинга... Оснащение средствами мониторинга технологии глонасс (далее – Оборудование) транспортных средств (далее – тс) Заказчика, а также комплексное...
	Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных...		Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных...
	Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных...		Применение методов активного обучения в образовательном процессе вуза В данной статье рассматривается применение активных методов обучения, опыт использования которого дает возможность решать ряд труднодостижимых...
	Применение акустико-эмиссионного метода для выявления дефектов сварного шва в процессе сварки При этом реализуется возможность определения с высокой точностью координат дефектов и их оперативного исправления в процессе сварки...		Синева О. В., методист гбпоу «Поволжский государственный колледж».... ПМ. 02 Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных...
	Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального... Данные о результатах выборочного контроля качества лекарственных средств, проведенного в 2011году 13		Химические пьезосенсоры для оценки качества пищевых белковых систем Применение инструментальных методов для анализа запаха пищевых продуктов
	План-конспект для проведения занятия с личным составом нештатных... Тема «Применение приборов радиационной и химической разведки, контроля радиоактивного заражения и облучения, а также средств индивидуальной...		Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Информационные системы нефтегазовой геологии» Гис-систем регионов и России в целом; компьютерных систем бассейнового моделирования; информационных систем моделирования залежей...
	Комплексное средство диагностики рельсового пути на основе инерциальных... Рассматривается концепция построения комплексного средства контроля состояния высокоскоростных железнодорожных магистралей для оценки...		В учреждениях здравоохранения российской федерации В этой связи возрастает роль и значение функциональных методов исследования, которые широко применяются с целью раннего выявления...
	Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Итоги государственного контроля качества лекарственных средств, мониторинга безопасности лекарственных препаратов, контроля проведения...		Лабораторная работа №1 «Применение средств операционных систем и...

Т. В. Дормидонтова Комплексное применение методов, средств контроля для диагностики и мониторинга строительных систем

2.4 Оценка прочности арматуры и степени её коррозии

Таблица 2.4 – Вероятность хрупкого разрушения в зависимости от

процента армирования

Похожие: