Долговечность каменных и армокаменных конструкций

 

Содержание

 

   Введение2

1. Предварительное обследование4
2. Особенности работы и разрушения конструкций8
3. Методы оценки каменных и армокаменных конструкций11
4. Bыбор методов контроля прочности бетона построенных сооружений 14
5. Мероприятия по обеспечению долговечности зданий из каменных и армокаменных конструкций. 24
6. Списки использованных источников…………………………………………..31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Долговечность зданий и cooружений - предельный срок службы зданий и сооружений, в течение которого они не утрачивают необходимых эксплуатационных качеств. Долговечность здания и сооружения определяется сроком службы его основных конструкций (напр., фундаментов, несущих стен или каркаса). Др. конструктивные элементы (заполнение стен, перекрытий, кровля, полы, оконные переплеты, двери и пр.) обычно обладают меньшей долговечностью, изнашиваются быстрее и заменяются при капитальных ремонтах здания, что может происходить несколько раз в течение общего срока его службы. У наружных частей здания наиболее короткие сроки службы характерны для кровель, изоляционных и защитно-отделочных слоев и др. элементов, подверженных интенсивному разрушающему влиянию.

Постепенный износ конструкции  происходит неравномерно в течение  общего срока службы здания; в первый период после постройки - быстрее (что  связано с усушкой материалов, деформациями конструкций, неравномерными осадками грунта), а в последующий, преобладающий по длительности, - медленнее (нормальный износ). По окончании первого  периода эксплуатации здания, характеризующегося относительно быстрым износом, отд. конструкции могут нуждаться  в спец. послеосадочном ремонте.

В последний период эксплуатации здания, прослужившего много лет, т.е. когда его конструкции существенно  износились и материалы, входящие в  их состав, частично разрушились, быстрота износа конструкций вновь возрастает, что может приводить к авариям, если здания находятся без постоянного  технич. надзора.

Долговечность сокращается  при неправильной эксплуатации зданий и сооружений, перегрузках конструкций, а также при резко выраженных разрушающих влияниях окружающей среды (действии влаги, ветра, мороза и т.п.). Сокращение долговечности выражается постепенной потерей прочности, а для нек-рых конструкций (кровель) более быстро наступающей утратой непроницаемости. Большое значение для обеспечения Д. имеет правильный выбор конструктивных решений с учетом особенностей климата и условий эксплуатации. При игнорировании этого разрушение конструкций может произойти очень быстро. Так, долговечность каменных (кирпичных и др.) стен жилых домов составляет сотни лет, а такие же (не защищенные дополнительно от действия влаги) стены бань и т.п. зданий с высокой влажностью разрушаются в течение нескольких десятков лет и даже быстрее. Влияние внешних климатических условий на сокращение

наружной части строительных конструкций наиболее заметно на территориях с влажным климатом (см. Климатология строительная, Климатическое  районирование); исключение составляют конструкции, выполненные из нек-рых  материалов на основе высокомолекулярных соединений (напр., рулонные материалы, пластмассы и т.п.), к-рые быстрее  разрушаются под действием солнечных  лучей и резких колебаний темп-ры.

Повышение долговечности  конструкций достигается применением  строит, и изоляционных материалов с высокой стойкостью (см. Стойкость  строительных материалов, Морозостойкость, Влагостойкость, Биостойкость) и защитой  конструкции от проникновения внутрь ее разрушающих агентов и прежде всего жидкой влаги.

Практических инженерных расчетов долговечности пока еще  не существует; в связи с этим степени долговечности конструкций, указываемые в строит. нормах и  правилах, условны и используются гл. обр. для экономич. предположений (1-я степень - срок службы более 100 лет; 2-я - более 50 лет; 3-я - более 20 лет).

 

 

 

 

 

1. Предварительное обследование

 

Предварительное обследование зданий, сооружений и комплексов богослужебного и вспомогательного назначения проводят с целью предварительной оценки технического состояния строительных конструкций для определения  необходимости в проведении детального (инструментального) обследования отдельных  зданий и сооружений или отдельных  их участков или конструкций. Предварительное  обследование предполагает сплошное визуальное обследование конструкций и выявление  дефектов и повреждений по внешним  признакам, их фиксацию с необходимыми замерами. Обследование проводится с  учетом анализа материалов обследований прошлых лет (если таковые имеются).

Если проводился мониторинг здания или сооружения с замерами и фиксацией параметров физико-геологических, инженерно-геологических и других природных и техногенных процессов, режима подземных вод, биоразрушений, то такая информация весьма полезна.

Основой предварительного обследования является осмотр зданий (сооружений) и  их отдельных конструкций с применением, по мере необходимости, измерительных  инструментов и приборов (биноклей, фотоаппаратов, рулеток, штангенциркулей, щупов, геодезического оборудования и  т.п.).

При визуальном обследовании конструкций выявляют и фиксируют  видимые дефекты и повреждения, производят контрольные обмеры, делают описания, зарисовки, фотографии дефектных  участков, составляют схемы и ведомости  дефектов и повреждений с фиксацией  их мест и характера. Проводят проверку наличия характерных деформаций здания (сооружения) и его отдельных  строительных конструкций (трещин, прогибов, провисаний, кренов, искривлений, выгибов, перекосов, разломов, расстройств стыков элементов и т.д.), по которым можно  предварительно предположить причины  возникновения этих деформаций. Если обследование вызвано деформациями и повреждениями, то прежде всего осматриваются участки, внушающие опасения. Устанавливают наличие аварийных участков, если таковые имеются.

По результатам визуального  обследования делается предварительная  оценка технического состояния конструкций (сооружений), которое определяется по степени повреждения и по характерным дефектам. Зафиксированная картина дефектов и повреждений может позволить выявить причины их возникновения и быть достаточной для оценки состояния конструкций или сооружения в целом и составления заключения. О неудовлетворительном или аварийном состоянии могут свидетельствовать различные внешние признаки.

О неполадках (деформациях, повреждениях) в состоянии каменных конструкций могут свидетельствовать:

повреждения стен (прогибы, выгибы, отклонения от вертикали);

трещины и сквозные разломы  в кладке стен;

деформации или утраты клиновых камней в замке арочных  и сводчатых конструкций;

смещения и просадки пят  арок и сводов;

трещины и разломы в  сводчатых конструкциях;

увлажнение кладки стен, выветривание и вымывание раствора из швов кладки;

разрушение основного  материала стен (плинфы, кирпича, бутового камня, известняковых блоков), нарушение  сплошности материала, выкрашивание;

нарушение в кладке анкеровки, разрывы и провисание тяжей и  связей, воспринимающих распорные усилия арочных и сводчатых конструкций  и обеспечивающих пространственную жесткость сооружения.

О неблагоприятном состоянии  бетонных и железобетонных конструкций  могут свидетельствовать разные признаки, в том числе:

нормальные трещины в  пролете изгибаемых конструкций  и в растянутых элементах;

наклонные трещины в приопорных зонах изгибаемых конструкций;

относительные прогибы, превышающие  предельно допустимые по нормам проектирования;

повреждения арматуры и закладных  деталей (надрезы, вырывы, отрыв анкеров);

выпучивание сжатой арматуры, продольные трещины в сжатой зоне бетона;

отслоения и сколы защитных слоев бетона;

коррозионные повреждения  стальной арматуры.

Одновременно с обследованием  технического состояния зданий, сооружений, комплексов богослужебного и вспомогательного назначения целесообразно проводить  инженерно-геологическую и физико-геологическую  оценки состояния исторической территории, на которой они расположены. Подобные оценки позволят не только изучить  влияние природных условий на функционирование сооружений и их комплексов, но и выявить возможное развитие опасных процессов и сделать  своевременный прогноз их негативного  влияния на устойчивость и сохранность  сооружений.

Общие закономерности пространственно-временной  изменчивости основных компонентов  исторического ландшафта могут  быть отражены на соответствующих картах, разрезах, профилях.

На устойчивость зданий, сооружений и комплексов богослужебного и вспомогательного назначения в  отдельных случаях может оказывать  влияние наличие активных в геодинамическом  отношении разрывных и трещинных  зон, которые обычно развиты в  скальных породах, но нередко проявляются  и в пределах относительно маломощного  осадочного чехла дисперсных грунтов (литосферы), перекрывающего скальный массив, его гранитные и базальтовые  слои.

Выявление, картирование и  оценка современной активности тектонических  структур осуществляются с помощью  комплексных структурно-геоморфологических, геофизических и геодезических  методов согласно существующим нормативно-методическим документам для решения следующих  задач:

оценки изменения несущей  способности пород основания  сооружений;

прогноза возможной активизации  экзогенных геодинамических процессов (оползней, обвалов, карста, суффозии, эрозии и др.);

выявления современных тектонических  смещений и наклонов, превышающих  предельно допустимые деформации в  основании сооружений;

прогноза возможного приращения сейсмической интенсивности (балльности) в разрывных зонах за счет раздробленности  пород и техногенных воздействий (утечки воды и т.п.);

прогноза возникновения  сейсмотектонических и сейсмогравитационных дислокаций при сильных землетрясениях.

Предельно допустимые (за весь срок службы сооружения) деформации, связанные  с современными тектоническими движениями, определяются действующими нормативными показателями (относительное горизонтальное сжатие или растяжение - 1 мм/м, радиус кривизны - менее 20 км, наклон - 3 мм/м, уступ - 1 см, относительная неравномерность осадок - 0,006, крен фундамента - 0,005 (СП 11-104).

Если результаты визуального  обследования зданий, сооружений и  комплексов богослужебного и вспомогательного назначения окажутся недостаточными для  решения поставленных задач, то проводится детальное инструментальное обследование. В этом случае, при необходимости, разрабатывается программа работ  по детальному обследованию. Так, например, если при визуальном обследовании будут  обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций  сооружения (стен, колонн, столбов, арок, сводов покрытий и перекрытий, куполов и прочих), то необходимо перейти к детальному обследованию.

При обнаружении характерных  трещин, перекосов частей здания, разломов стен и прочих повреждений и деформаций, свидетельствующих о неудовлетворительном состоянии грунтов основания, необходимо в программе детального обследования запланировать проведение инженерно-геологического исследования, по результатам которого могут потребоваться не только восстановление и ремонт строительных конструкций, но и укрепление оснований и фундаментов.

Если при предварительном  обследовании будут выявлены характерные  деформации или иные признаки динамических воздействий, то необходимо составить  предварительное ориентировочное  мнение о причинах и источниках вибрации, воздействующих на объект обследования, и учесть это в программе проведения детального обследования.

В случае выявления признаков, свидетельствующих о возникновении  аварийной ситуации, необходимо незамедлительно  принять решение по предотвращению возможного обрушения - разгрузить дефектные  конструкции и разработать временные  страховочные крепления (стойки, подкосы, сжимы, затяжки, распорки и т.д.). На характерные  трещины, свидетельствующие о неблагополучном  состоянии конструкции, целесообразно  ставить маяки для наблюдения за их развитием.[7]

 

2. Особенности работы и разрушения конструкций

 

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.

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.