Пособие по обследованию строительных конструкций зданий

6.6.4. Для определения механических  свойств стали поврежденных конструкций  рекомендуется использовать методы:

испытания стандартных образцов, вырезанных из элементов конструкций, согласно указаниям ГОСТ 7564-73*;

испытания поверхностного слоя металла на твердость согласно указаниям ГОСТ 18661-73, ГОСТ 9012-59* и ГОСТ 9013-59*.

6.6.5. Заготовки для образцов из поврежденных элементов рекомендуется вырезать в местах, не получивших пластических деформаций при повреждении, и чтобы после вырезки были обеспечены их прочность и устойчивость.

При отборе заготовок для образцов элементы конструкций разделяют на условные партии по 10-15 однотипных конструктивных элементов: ферм, балок, колонн и др.

Заготовки для образцов рекомендуется отбирать в трех однотипных элементах конструкций (верхний пояс, нижний пояс, первый сжатый раскос и т.п.) в количестве 1-2 шт. из одного элемента.

Все заготовки должны быть замаркированы в местах их взятия и марки обозначены на схемах, прилагаемых к материалам обследования конструкций.

6.6.6. Характеристики механических  свойств стали - предел текучести sт, временное сопротивление sd и относительное удлинение при разрыве d получают путем испытания на растяжение образцов согласно ГОСТ 1497-84*.

Определение основных расчетных сопротивлений стали конструкций производится путем деления среднего значения предела текучести на коэффициент надежности по материалу gm = 1,05 или временного сопротивления на коэффициент надежности g = 1,05. При этом за расчетное сопротивление принимается наименьшая из величин Rт, Rd, которые найдены соответственно по sт и sd.

6.6.7. При определении механических  свойств металла по твердости поверхностного слоя рекомендуется применять портативные переносные приборы: Польди-Хютта, Баумана, ВПИ-2, ВПИ-3к и др.

Полученные при испытании на твердость данные переводятся в характеристики механических свойств металла по эмпирической формуле. Так, зависимость между твердостью по Бринелю и временным сопротивлением металла устанавливается по формуле 

 

sd = 3,5Hb, 

 

где Нb - твердость по Бринелю. 

 

6.6.8. Выявленные фактические характеристики  арматуры сопоставляются с требованиями СНиП 2.03.01-84* и СНиП 2.03.04-84*, и на этой основе дается оценка эксплуатационной пригодности арматуры. 

 

6.7. Определение прочности  бетона путем лабораторных испытаний  

 

6.7.1. Лабораторное определение прочности  бетона существующих конструкций  производится путем испытания образцов, взятых из этих конструкций.

Отбор образцов производится путем выпиливания кернов диаметром от 50 до 150 мм на участках, где ослабление элемента не оказывает существенного влияния на несущую способность конструкций. Этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и обработке образцов.

6.7.2. При определении прочности  по образцам, отобранным из бетонных  и железобетонных конструкций, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570-90.

Сущность метода состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих выбуренные или выпиленные из конструкции образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки.

6.7.3. Форма и номинальные размеры  образцов в зависимости от  вида испытаний бетона должны  соответствовать ГОСТ 10180-90.

Допускается применение цилиндров диаметром от 44 до 150 мм, высотой от 0,8 до 2 диаметров при определении прочности на сжатие, от 0,4 до 2 диаметров при определении прочности на растяжение при раскалывании и от 1,0 до 4 диаметров при определении прочности при осевом растяжении.

За базовый при всех видах испытаний принимают образец с размером рабочего сечения 150´150 мм.

6.7.4. Места отбора проб бетона следует назначать после визуального осмотра конструкций в зависимости от их напряженного состояния с учетом минимально возможного снижения их несущей способности. Пробы рекомендуется отбирать из мест, удаленных от стыков и краев конструкций.

После извлечения проб места отбора следует заделывать мелкозернистым бетоном или бетоном, из которого изготовлены конструкции.

Участки для выбуривания или выпиливания проб бетона следует выбирать в местах, свободных от арматуры.

6.7.5. Для выбуривания образцов из бетона конструкций применяют сверлильные станки типа ИЕ 1806 по ТУ 22-5774 с режущим инструментом в виде кольцевых алмазных сверл типа СКА по ТУ 2-037-624, ГОСТ 24638-85*Е или твердосплавных концевых сверл по ГОСТ 11108-70.

Для выпиливания образцов из бетона конструкций применяют распиловочные станки типов УРБ-175 по ТУ 34-13-10500 или УРБ-300 по ТУ 34-13-10910 с режущим инструментом в виде отрезных алмазных дисков типа АОК по ГОСТ 10110-87Е или ТУ 2-037-415.

Допускается применение другого оборудования и инструментов для изготовления образцов из бетона конструкций, обеспечивающих изготовление образцов, отвечающих требованиям ГОСТ 10180-90.

6.7.6. Испытание образцов на сжатие  и все виды растяжения, а также  выбор схемы испытания и нагружения  производят по ГОСТ 10180-90.

6.7.7. Опорные поверхности испытываемых  на сжатие образцов, в случае, когда их отклонения от поверхности  плиты пресса более 0,1 мм, должны  быть исправлены нанесением слоя  выравнивающего состава. В качестве  типовых следует использовать  цементное тесто, цементно-песчаный раствор или эпоксидные композиции.

Толщина слоя выравнивающего состава на образце должна быть не более 5 мм.

6.7.8. Прочность бетона испытываемого  образца с точностью до 0,1 МПа  при испытании на сжатие и  с точностью до 0,01 МПа при испытаниях на растяжение вычисляют по формулам:

на сжатие ;

на осевое растяжение ;

на растяжение при раскалывании ;

на растяжение при изгибе ,

где F - разрушающая нагрузка, Н;

А - площадь рабочего сечения образца, мм2;

а, b, l - соответственно ширина и высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм.

Для приведения прочности бетона в испытанном образце к прочности бетона в образце базового размера и формы прочности, полученные по указанным формулам, пересчитывают по формулам:

на сжатие ;

на осевое растяжение ;

на растяжение при раскалывании ;

на растяжение при изгибе ,

где h1, и h2 - коэффициенты, учитывающие отношение высоты цилиндра к его диаметру, принимаемые при испытаниях на сжатие по табл. 6.6, при испытаниях на растяжение при раскалывании по табл. 6.7 и равные единице для образцов другой формы;

a, b, g, d - масштабные коэффициенты, учитывающие  форму и размеры поперечного  сечения испытанных образцов, которые  принимают по табл. 6.6-6.9 или определяют экспериментально по ГОСТ 10180-90. 

 

Таблица 6.6. 

 

	от 0,85 до 0,94	от 0,95 до 1,04	от 1,05 до 1,14	от 1,15 до 1,24	от 1,25 до 1,34	от 1,35 до 1,44	от 1,45 до 1,54	от 1,55 до 1,64	от 1,65 до 1,74	от 1,75 до 1,84	от 1,85 до 1,95	от 1,95 до 2,0
h1	0,96	1,0	1,04	1,08	1,1	1,12	1,13	1,14	1,16	1,18	1,19	1,2

 

 

Таблица 6.7. 

 

	1,04 и менее	1,05-1,24	1,25-1,44	1,45-1,64	1,65-1,84	1,85-2,0
h2	1,0	1,02	1,04	1,07	1,1	1,13

 

 

Таблица 6.8. 

 

Размеры образцов: ребро куба или сторона квадратной призмы, мм	Сжатие a	Растяжение при раскалывании g		Растяжение при изгибе d	Осевое растяжение b
	все виды бетонов	тяжелый бетон	мелкозернистый бетон	тяжелый бетон
70	0,85	0,78	0,87	0,86	0,8
100	0,95	0,88	0,92	0,92	0,92
150	1,0	1,0	1	1,0	1,0
200	1,05	1,10	1,05	1,15	1,08

 

 

6.7.9. Отчет об испытаниях должен  состоять из протокола отбора  проб, результатов испытания образцов  и соответствующей ссылки на  стандарты, по которым проведено  испытание. 

 

Таблица 6.9. 

 

, МПа	Коэффициент a при испытаниях на сжатие цилиндров диаметром, мм
	50±6	63±6	80±10	более 90
15 и менее	1,1	1,06	1,02	1,0
св. 15 до 25	1,07	1,04	1,01	1,0
св. 25 до 35	1,03	1,01	1,0	1,0
св. 35 до 45	0,96	0,97	0,99	1,0
св. 45 до 55	0,88	0,92	0,97	1,0
более 55	0,8	0,83	0,95	1,0

 

 

7. ОБСЛЕДОВАНИЕ КАМЕННЫХ  И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 

 

7.1. Особенности работы  и разрушения конструкций 

 

7.1.1. При обследовании и оценке  технического состояния каменных  и армокаменных конструкций необходимо  учитывать особенности их работы  и разрушения, обусловленные их структурой.

Каменная кладка является неоднородным упругопластическим телом, состоящим из камней и швов, заполненных раствором. Этим обуславливаются следующие особенности ее работы: при сжатии кладки усилие передается неравномерно вследствие местных неровностей и неодинаковой плотности отдельных участков затвердевшего раствора. В результате камни подвергаются не только сжатию, но также изгибу и срезу.

Характер разрушения кладки и степень влияния многочисленных факторов на ее прочность объясняется особенностями ее напряженного состояния при сжатии. Разрушение обычной кирпичной кладки при сжатии начинается с появления отдельных вертикальных трещин, как правило, над и под вертикальными швами, что объясняется явлением изгиба и среза камня, а также концентрацией растягивающих напряжений над этими швами.

7.1.2. При обследовании каменных  и армокаменных конструкций необходимо  в первую очередь выделить  несущие элементы, на состояние  которых следует обратить особое  внимание.

Первые трещины в кирпичной кладке появляются при нагрузках меньших, чем разрушающие, причем обычно отношение т = Ncrc/Nu тем меньше, чем слабее раствор (Ncrc - нагрузка, соответствующая моменту появления трещин, Nu - разрушающая нагрузка). Так, например, для кладок на растворе марок:

50 и выше т = 0,7 - 0,8;

10 и 25 т = 0,6 - 0,7;

2 и 4 т = 0,4 - 0,6.

Момент появления первых трещин зависит от качества выполнения горизонтальных швов и плотности применяемого раствора.

В кладках из крупноразмерных изделий (высокопустотных керамических камней, камней из ячеистого бетона) наступает хрупкое разрушение, первые трещины появляются при нагрузках 0,85-1 от разрушающей.

7.1.3. Важной причиной, снижающей  прочность и упругость каменной  кладки, является неравномерная  плотность и усадка раствора. Частичное заполнение раствором вертикальных швов не приводит к снижению прочности кладки, однако уменьшает ее трещиностойкость и монолитность.

Вертикальные швы и отверстия в пустотелых камнях нарушают монолитность кладки и вызывают концентрацию растягивающих и сдвигающих напряжений у верхнего и нижнего концов щелей. Поэтому прочность кладки из пустотелых камней снижается на 15-20% (за исключением дырчатого кирпича и керамических камней с щелевидными пустотами).

7.1.4. Среди возможных причин возникновения  дефектов следует выделить механические, динамические, коррозионные, температурные, влажностные воздействия, а также дефекты, обусловленные неравномерностью деформаций оснований. Последние могут быть вызваны как разностью степени загружения соседних участков стен (например, торцевых - самонесущих и продольных - несущих), так и разностью, технологических условий на смежных участках, а также следствием вымывания грунта из-под фундамента грунтовыми водами, замачивания просадочных грунтов и др.

7.1.5. Важным этапом обследования каменных конструкции является установление деформативно-прочностных характеристик кладки. Обнаруженные в несущих каменных конструкциях трещины следует оценивать с позиции работы кладки над нагрузкой при сжатии. Различают четыре стадии работы кладки при сжатии, приведенные на рис. 7.1. 

 

 

 

Рис. 7.1. Стадии работы кладки при сжатии

F - усилие в кладке; Fcrc - усилие в кладке, при котором образуются трещины; Fu - разрушающее усилие 

 

7.1.6. Первая стадия работы каменных  конструкций при усилии в кладке F меньше усилий Fcrc, при котором не образуются трещины, свидетельствует о нормальном состоянии конструкций. Вторая стадия при F = Fcrc характеризует удовлетворительное состояние конструкций; третья стадия при Fcrc < F < Fu характеризует неудовлетворительное состояние конструкций; четвертая стадия при F = Fu характеризует предаварийное или аварийное состояние конструкций (Fu - разрушающее усилие).