Оценка технического состояния конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВПО ИрГУПС

Сибирский колледж транспорта и строительства.

Отделение заочного образования.

Специальность: 270802 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

ПМ.04. Организация видов работ при эксплуатации и реконструкции строительных объектов.

МДК04. 01 Техническая эксплуатация зданий и сооружений.

Контрольная работа

Выполнил студент

гр. СЭЗС-23-26

Проверил преподаватель

Марьенко Г.В.

Иркутск 2014 г.

Содержание

1. Оценка технического состояния конструкции

2. Методы проведения осмотров и технической диагностики конструкций и здания в целом

3. Диагностика скрытых дефектов в конструкции и положение арматуры в бетоне

Список литературы

1. Оценка технического состояния конструкции

конструкция здание бетон

Для оценки фактического состояния конструкций необходимо определить их прочность, наличие и расположение арматуры, скрытые дефекты и т.п.

Нормами допускаются механические склерометрические испытания прочности поверхностного слоя бетона методами упругого отскока или пластических деформаций при помощи специальных молотков и маятниковых приборов различных систем. В случаях, когда надо проверить прочность внутренней части бетона, а также оценить однородность, плотность и другие свойства бетона и арматуры в конструкции, применяют неразрушающие методы контроля.

Механические испытания конструкций молотками и пистолетами основаны на методе пластических, упругопластических деформаций и упругого отскока: о прочности бетона судят или по величине отпечатка от удара на бетоне, или по соотношению размеров отпечатков на бетоне и на эталонном стержне, вставленном в молоток, или же по величине упругого отскока бойка. Механические склерометрические испытания каждой конструкции проводятся не менее чем на 10--12 участках, при этом две трети из них должны находиться в наиболее нагруженной зоне. Расстояние между лунками от ударов должно быть менее 30 мм, или для десяти измерений площадь участка конструкции должна составлять не менее 100 см².

Зависимость между прочностью бетона и твердостью его поверхности устанавливают опытным путем -- построением тариговочных графиков для каждого состава бетона.

Приборы для механических испытаний можно разделить на две группы: молотки и пистолеты. При использовании молотков замеряется отпечаток на бетоне (эталонный молоток Кашкарова, молотки Польди, Физделя, Шмидта, Ухтомстроя и др.); при использовании пистолетов фиксируется на шкале упругий отскок (пистолет ЦНИИСК, прибор ХПС).

Методы определения прочности материала конструкции: акустический, радиометрический, магнитометрический и вибрационный. Они основаны на зависимости скорости прохождения ультразвука, радиоволн, радиоактивных и других сигналов от упругих, упругопластических и структурных свойств материалов конструкций и их геометрических размеров.

Акустические и электронно-акустические методы контроля, к которым относятся ультразвуковой и ударный, позволяют с высокой точностью оценить однородность, прочность и ряд других свойств бетона в конструкциях без их разрушения. Электронно-акустические методы испытания материалов конструкций основаны на зависимости скорости распространения упругих волн и плотности твердого тела. Предельные упругие волны (в которых частицы среды движутся в направлении движения волны) распространяются с наибольшей скоростью. Прибор «ИПС-МГ 4+» методом ударного импульса определяет прочность и однородность бетона. Методом отрыва со скалыванием определяет прочность бетона прибор «ПОС-МГ 4 Отрыв». Для этих целей используют также прибор «ПОС-МГ 4 Скол».

Ультразвуковой метод контроля бетона применяется при проверке конструкций толщиной от 5 до 15 м, а ударный -- конструкций значительной толщины и протяженностью до 100 м. Принцип их действия основан на пропорциональной зависимости плотности материала конструкции и скорости распространения в ней ультразвуковых волн. Ультразвуковой прибор «Пульсар» служит для определения прочности бетона, кирпича, осуществляет поиск дефектов (трещин, пустот), позволяет оценить пористость, трещиноватость, степень анизотропии и текстуру композитных материалов. Ударно-импульсные приборы «Оникс-2.4» и «Оникс-ОС» служат для определения прочности и однородности бетона.

Приборы для контроля качества бетона ультразвуковым методом позволяют наблюдать процесс и измерять время распространения упругих колебаний в теле бетона. Обычно измерения производят в поперечном сечении конструкции, для чего излучатель и приемник импульсов устанавливают соосно с двух ее сторон. К ультразвуковым относятся приборы AM, ЛИМ-Б, УКБ-1 и др.

Коэффициентом воздухопроницаемости i называется количество воздуха в единицах массы или объемных единицах (килограммах, метрах, кубических метрах), протекающее в 1 ч через 1 пог. м стыка (1 м² площади ограждения) при разности давлений по обе стороны ограждения 1 мм вод. ст. Наиболее уязвимыми местами в отношении герметичности, ограждающих конструкции являются стыки между сборными элементами. Поэтому контроль и оценка их производятся в первую очередь в стыках панелей, оконных и дверных заполнений (определяется коэффициент воздухопроницаемости этих элементов).

Полученное при измерениях значение i сравнивается с нормативным или вычисленным по формулам СниП, если оно больше нормативного, то герметичность стыка должна быть улучшена.

Коэффициент i связан с толщиной конструкции 8 и фактическим сопротивлением воздухопроницанию R^ф_и.с зависимостью

(1)

при этом R^ф_и.с должно быть больше R^тр_и.с, определяемого по формуле

(2)

где v -- расчетная скорость ветра (м/с), которая принимается по СНиП, но не менее 5 м/с; R^тр_о -- требуемое сопротивление теплопередаче ограждения, м² . °С/Вт, вычисляемое по формуле

(3)

где t_B -- расчетная температура внутреннего воздуха, °С; t_H -- расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С; n -- коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху; b -- коэффициент качества теплоизоляции ограждения; R_B -- сопротивление тепловосприятию, м². °С/Вт; -- нормируемый температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждения, °С; 1,1 --коэффициент учета теплопроводных включений в наружные стены и покрытия.

Фактическое значение показателя сопротивления конструкции или стыка воздухопроницанию определяется расходом воздуха в килограммах (литрах) при разности давлений по обе стороны ограждения 1 мм вод. ст. по формуле

(4)

где 17,316 -- коэффициент прибора ИВС-2М или ДСКЗ-1; Q --расход воздуха, измеряемый прибором; уt -- плотность воздуха при температуре испытаний, кг/м³; Н -- разрежение внутри камеры прибора, мм вод. ст.

Для повышения степени достоверности число измерений должно быть возможно большим.

Кроме проверки герметичности отдельных стыков или конструкций может производиться проверка герметичности помещений в целом, например подвалов, убежищ и т.п.

Это осуществляется одним из двух методов:

замером падения давления в помещении от первоначального подпора до определенной величины, сравниваемой с проектной за установленное время;

замером расхода воздуха при поддержании постоянным заданного подпора.

При восстановлении герметичности стыков тиоколовыми гер- метиками, широко применяемыми на практике, производится проверка прочности сцепления (адгезии) герметика к бетону, толщины слоя герметика и относительного удлинения при разрыве. Для измерения прочности сцепления применяется прибор «ПСО-МГ4».

2. Методы проведения осмотров и технической диагностики конструкций и здания в целом

Предварительное обследование здания. Основной задачей предварительного обследования здания являются определение общего состояния строительных конструкций и производственной среды, определение состава намечаемых работ и сбора исходных данных, необходимых для составления технического задания на детальное инструментальное обследование для подсчета стоимости намечаемых работ и заключения договора с заказчиком.

Состав работ по предварительному заключению включает: общий осмотр объекта; сбор информации об особенности региона строительства; климатические и природно-геологические условия, сейсмичность региона и др.; общие сведения о здании, время строительства, сроки эксплуатации; общие характеристики объемно-планировочного и конструктивного решений и инженерного оборудования; особенности технологии производства с точки зрения их воздействия на строительные конструкции; фактические параметры микроклимата или производственной среды, температурно-влажностный режим, наличие агрессивных к строительным конструкциям технологических выделений, сведения об антикоррозионных мероприятиях; гидрогеологические условия участка и общие характеристики грунтов оснований; изучение материалов ранее проводившихся на данном объекте обследований производственной среды и состояния строительных конструкций; изучение материалов по ранее проводившимся работам по ремонту и усилению и восстановлению эксплуатационных качеств строительных конструкций.

На стадии предварительного визуального обследования должны быть установлены по внешним признакам категории технического состояния конструкций в зависимости от имеющихся дефектов и повреждений. В зависимости от имеющихся дефектов и повреждений техническое состояние конструкции может быть классифицировано по четырем категориям согласно общим признакам, приведенным в табл. 1.

Таблица 1

3. Диагностика скрытых дефектов в конструкции и положение арматуры в бетоне

Диагностика скрытых дефектов - трещин, раковин, инородных включений, зон непровара сварных соединений и др., осуществляется с помощью ультразвукового и радиометрического методов.

Выявление скрытых дефектов с помощью ультразвука.

При обследовании железобетонных конструкций ультразвуковой импульсный метод используется для определения координат скрытых дефектов, образовавшихся при бетонировании, а в ряде случаев - и для оценки глубины проникания опасных поверхностных трещин. Так как бетон является многокомпонентным материалом, составляющие которого имеют различную плотность и модуль упругости, то для надежной фиксации дефектов необходимо, чтобы их величина значительно превышала максимальные размеры крупною заполнителя (в плотном бетоне) или технологических пор (в крупнопористом легком бетоне).

Дефекты выявляются сквозным или поверхностным прозвучиванием конструкций. Перед началом работы на противоположные поверхности конструкции наносится координатная сетка со стороной ячейки 0,2...0,8 м.

Время (скорость) прохождения ультразвука определяется в точках пересечения осей при расположении шупа перпендикулярно к поверхности конструкции (рис. 1б).

Местоположение дефекта будет соответствовать координате, в которой скорость ультразвука имеет минимальное значение V_min. Данные ультразвукового обследования заносится в журнал испытаний, где указываются схема прозвучивания и координаты выявленных дефектов.

Рис. 1. Обследования железобетонных конструкций с помощью ультразвука: а - выявление скрытого дефекта колонны при сквозном прозвучивании: 1-1'…5-5' обозначение осей сквозного прозвучивания; б- график изменений скорости ультразвука в колонне; в - определение глубины трещины в бетоне способом поверхностного прозвучивания

Метод измерения глубины трещин по снижению скорости ультразвука основан на почти полном отражении импульсов от трещины, наполненной воздухом. Таким образом, первым импульсом, прошедшим в звукоприемник, является тот, который по кратчайшему пути обогнул трещину.

При диагностике конструкция прозвучивается в два этапа: на первом этапе измеряется время прохождения импульса на участке с трещиной, на втором этапе прозвучивается участок конструкции, не имеющий трещин, а расстояние между щупами принимается таким же, как и при первом прозвучивании (рис. 1в).

Глубина трещины определяется по формуле

где t₁ - время прохождения ультразвукового импульса на участке с трещиной, мкс; t₀ -- то же на участке, не имеющем трещин, мкс; V₀ - скорость прохождения ультразвука на участке, не имеющем трещин, см/мкс;

здесь Х - расстояние от щупа до устья трещины, см.

Следует отметить, что указанный способ измерения глубины трещины возможен в плотном бетоне с однородной структурой и регулярным армированием.

Для выявления дефектов стальных конструкций используется метод сквозного прозвучивания (теневой метод) и метод, основанный на отражении ультразвуковых волн (эхо-метод).

Метод сквозного прозвучивания обычно употребляется для определения координат и величины дефекта металла конструкции. Способ поиска дефекта принципиально не отличается от ранее рассмотренного при обследовании железобетонных конструкций.

Эхо-импульсный метод применяется при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. В отличие от сквозного прозвучивания, при эхо- импульсном методе пользуются одним щупом-преобразователем, который выполняет функции излучателя и приемника ультразвуковых импульсов одновременно. Это достигается тем, что прием отраженного от дефекта сигнала происходит во время пауз между посылкой ультразвуковых импульсов.

Преимущество эхо-импульсного метода состоит в том, что контроль качества сварного соединения можно производить при одностороннем доступе к сварному шву. Глубина залегания дефекта и его размеры устанавливаются путем последовательного перемещения щупа-искателя по поверхности конструкции относительно сварного шва (рис. 2, б).

Рис. 2. Обследование стальных конструкций с помощью ультразвука: а - блок-схема однощупового дефектоскопа; б - определение координат дефекта в сварном шве однощуповым дефектоскопом; 1 - исследуемая конструкция толщиной 5; 2 - ультразвуковой щуп; 3 - генератор импульсов; 4 - задающий генератор; 5 - генератор развертки; 6 - приемный усилитель; 7 - электронно-лучевая трубка

Эхо-импульсным методом также пользуются для определения толщины основного металла или металлического покрытия. Так как скорость прохождения продольных ультразвуковых волн через сталь примерно постоянна (V = 5,7 * 10⁵ см/с), то, определяя по индикатору прибора промежуток времени At между посылкой сигнала и его приемом, можно с высокой точностью найти путь 5, пройденный сигналом, по формуле

Отсюда толщина металлического листа будет равна 0,55.

При обследовании металлических конструкций широко применяются дефектоскопы отечественного производства марок: УД2-70, УДМ-1М, УЗ-ДУ-1 и др., укомплектованные щупами и контактными призмами, обеспечивающими вхождение ультразвука в исследуемую конструкцию под углами 30,40, 50 и 90°.

Рассмотренные случаи применения ультразвука в дефектоскопии конструкций далеко не исчерпывают его возможностей. Ультразвук можно успешно применять при обследовании каменных конструкций для определения трассы прохождения дымоходов, установления мест прогоревшей в дымоходе кладки, обнаружения дефектных зон в кирпичных стенах и фундаментах.

При обследовании конструкций из дерева и пластмасс ультразвук применяется для оценки качества древесины, клеевых соединений и стыков.

Выявление скрытых дефектов стальных конструкций магнитопорошковым методом.

При обследовании горизонтальных и наклонных поверхностей стальных конструкций перспективно использование магнитопорошковой дефектоскопии, широко применяемой в машиностроении и металлургии.

Способ выявления дефектов состоит в следующем. Обследуемый участок конструкции предварительно намагничивается. В результате этого внутренние магнитные поля металла (домены) ориентируются по направлению внешнего магнитного потока. Если на обследуемом участке отсутствуют дефекты, то силовые линии доменов не выходят за пределы поверхности конструкции. При наличии дефекта в металле отдельные силовые линии искривляются, образуя на поверхности конструкции магнитные полюса, ориентированные по направлению дефекта (трещины, поры, шлаковые включения). Для выявления координат дефекта поверхность конструкции покрывается слоем тонкомолотого ферромагнитного порошка. В зоне расположения дефекта частицы порошка группируются в соответствии с положением магнитных полюсов, образуя характерные скопления в форме сплошных и прерывистых линий или колец, которые указывают на характер дефекта.

Определение положения арматуры в бетоне

При обследовании железобетонных конструкций с неизвестным армированием важно установить местоположение арматуры, ее диаметр и толщину защитного слоя бетона. Эта задача успешно решается с помощью прибора ИЗС-2, принцип работы которого основан на взаимодействии магнитных полей индукционной катушки щупа-искателя и стальной арматуры. В процессе обследования щуп-искатель перемещается по поверхности конструкции, одновременно ведется наблюдение за стрелкой индикатора (микроамперметра). При попадании арматуры в зону чувствительности щупа-искателя стрелка отклоняется от нулевого положения. Дальнейшим перемещением щупа добиваются максимального отклонения стрелки, при этом одновременно карандашом или мелом отмечается положение арматуры.

Толщина защитного слоя бетона и диаметр арматуры определяются по градуированной шкале прибора с использованием для этого специальной прокладки из диамагнетика, расположенной между щупом и бетонной поверхностью.

Выявить координаты арматуры в бетоне и толщину защитного слоя можно и другими приборами марок ИПА-МГ4, «ПОИСК - 2,3».

Если отсутствуют измерительные приборы, то положение (шаг) поперечной арматуры изгибаемых элементов можно установить с помощью небольшого магнита массой 3...5 г, подвешенного на нити. В зоне расположения арматуры магнит притягивается к поверхности конструкции. Этим методом успешно пользуются при обследовании стропильных балок и ригелей.

Список литературы

1. И.С. Гучкин Техническая эксплуатация и реконструкция зданий, г. Москва, 2011 г.

2. М.В. Калинин, С.Д. Сокова Оценка технического состояния зданий, г. Москва, 2008 г.

3. А.Ф. Юдина Реконструкция и техническая реставрация зданий и сооружений, г. Москва, 2010 г.

4. В.В. Федоров Реконструкция и реставрация зданий, Москва, 2003г. (дополнительная).

5. Г.В. Девятаева Технология реконструкции и модернизации зданий, Москва, 2003 г. (дополнительная).

Размещено на Allbest.ru