Menu

Натурные обследования и длительные исследования сооружений

Натурные обследования проводят перед реконструкцией зданий и сооружений, в связи с их физическим износом или моральным устареванием. Длительные исследования зданий и сооружений выполняют с целью изучения их действительной работы и совершенствования методов расчета и конструирования.

При обследовании нужно выявить реальные воздействия на сооружения (силовые, деформационные, температурные, агрессивные), а также состояние сооружений, действительные напряжения, деформации и их изменение во времени для грунтов основания 1, фундаментов 2, колонн в наиболее ответственных сечениях, испытывающих максимальные напряжения 3, стен в месте наиболее интенсивных нагрузок и воздействий 4, изгибаемых элементов в местах максимальных моментов 8 и поперечных сил 6, узлов 21 (рис. 3.1).

для оснований — в зонах складирования тяжелых

[image]

Рис. 3.1. Типичные места измерений и наблюдений при обследованиях и длительных испытаниях:

 

а — одноэтажное промышленное здание; б — многоэтажное промышленное здание; / — напряженная зона основания под фундаментом; 2 — фундамент; /у _ пиз колонны; 4 — низ стены; 5 — подкрановая балка; 6 — приопорная зона ригеля; 7 — пылевой мешок у парапета; 8 — средняя зона ригеля; 9 — пылепой мешок у фонаря; 10 — фонарь; 11 — покрытие; 12 —фундамент агрегата с динамическими нагрузками; 13 — кронштейны для материалопро- водов; 14 — пригруз на основание, в том числе с воздействием высокой температуры на конструкции; 15 — приямок; 16 — резервуар с барботированием; /7 — нагрузка в зоне обслуживания оборудования; 18 — места возможного аварийного выброса агрессивных жидкостей; 19 — места проезда электрокаров; 20 — сосредоточенные нагрузки от оборудования; 21 — узлы соединений сборных элементов; 22 — места прохода подземных коммуникаций

Обычно в зданиях и сооружениях имеются типичные места возможного действия дополнительных нагрузок и других воздействий, наиболее вероятные участки повышенной деформативности и меньшей долговечности элементов конструкций. Так, дополнительные воздействия и меньшая долговечность наблюдаются:

  • грузов 14 (проката, слитков и др.), особенно вблизи колонн, где напряженные зоны в основании под фундаментом и грузом накладываются одна на другую, вследствие чего происходят крены фундаментов; в местах прохождения подземных коммуникаций 22, из которых в основание протекает жидкость, при этом возможны изменения состава грунта, ведущие к дополнительным осадкам; при попадании в основание агрессивных жидкостей 18 при их аварийных выбросах из технологической аппаратуры, что ведет к вспучиванию грунта вместе с фундаментом;
  • при вибрационных воздействиях от оборудования 12 или транспорта, когда вибрация основания вызывает дополнительные осадки фундаментов;
  • для фундаментов — в зонах действия агрессивных жидкостей 18, вибраций 12, пригрузов от складирования каких-либо предметов 14, расположения глубоких приямков, в том числе с оборудованием 15, в зоне сезонного промораживания основания, при сооружении пристроек, при разработке близко расположенных котлованов, забивке дополнительных свай;
  • для колонн — в наиболее напряженных зонах стыка с фундаментом 3, у консоли, в стыке колонн по высоте; вблизи пола на перекрытиях (там, где возможно воздействие проезжающего транспорта или попадание агрессивных жидкостей); для двухветвевых колонн — в подкрановой ветви; в стыковочных узлах с ригелями перекрытий; в местах возможных тепловых воздействий, например, остывающих слитков 14;
  • для ригелей и плит перекрытий — в зонах действия максимальных изгибающих моментов 8 и поперечных сил 6, стыков, передачи сосредоточенных усилий 20, проезда легкого транспорта 19, действия вибрационных нагрузок 12, в зонах обслуживания станков 17, а также на участках действия агрессивных жидкостей, газов и пыли;
  • для покрытий — в зонах повышенного увлажнения со стороны помещения, в местах дефектов 11 и мешков со скоплениями технологической пыли 9, 7, обусловленных наличием фонарей 10 и парапетов, на участках с увеличенной толщиной или плотностью утеплителя 11 в местах расположения динамического оборудования, например, емкостей с жидкостью 16, в которых происходит процесс бар- ботирования;
  • для стен — в зонах повышенного увлажнения с замораживанием и оттаиванием 4, в стыках, креплениях к колоннам, примыканиях к полу.

При длительных натурных обследованиях зданий и сооружений разрабатывают программу, включающую цели и задачи обследований, методы и применяемые приборы, способы обработки и анализа результатов, мероприятия по технике безопасности.

Основными особенностями натурных обследований являются: проведение работ в стесненных условиях на действующих предприятиях или эксплуатирующихся зданиях и сооружениях; реальные, а не заданные исследователями, нагрузки и другие воздействия; невозможность исключения различных помех и длительных неблагоприятных воздействий на приборы; невозможность использования громоздких, мешающих нормальной эксплуатации, приборов и установок для исследований; отсутствие в ряде случаев возможности подключения нужного напряжения для питания приборов.

Все это требует применения при обследованиях приборов, малочувствительных к помехам, небольших по размерам, долговечных, не снижающих своих показателей во времени и при неблагоприятных воздействиях, быстро устанавливаемых и настраиваемых, имеющих автономное питание.

Такими приборами, как показывает опыт, являются: для исследования напряжений в конструкциях — магнитоупругие датчики (см. гл. 1); для изучения деформаций —компараторы (механические или оптические, см. гл. 1); для определения нагрузок — магнитоупругие или тензорезисторные преобразователи; для определения раскрытия трещин — марки или компараторы; для измерения угловых, линейных перемещении, смещений в узлах и частях сооружений для оценки их пространственной работы — геодезические приборы; для определения напряжений под подошвой фундаментов и в основаниях — струнные преобразователи; для изучения параметров вибраций — съемные вибродатчики в инвентарных колодцах.

Все стационарные приборы должны быть помещены в специальные защитные корпуса, соединительные кабели в стальных защитных оболочках подводят к коммутационному шкафу, закрываемому на ключ.

 

[image]

Рис. 3.2. Фотоупругие датчики:

а, б — ленточные; в, г — круглые; 1 — фотоактивная пластина; 2 — клей; 3 — отражающий слой; 4 — резиновая прокладка; 5 — исследуемый объект;

  1. — поляроидная пленка

 

При проведении очередного съема показаний исследователь подключает измерительный прибор к соединительным колодкам, находящимся в шкафу, производит измерения, затем отключает прибор и закрывает шкаф. Только таким образом можно избежать повреждения приборов, соединительных кабелей и колодок в действующем цехе или эксплуатирующемся здании. Если при обследованиях применяют приборы, которые должны постоянно в течение длительного времени замерять и фиксировать какие-либо параметры (например, деформации подкрановых балок с целью выяснения фактических нагрузок от мостовых кранов), то внутрь коммутационного шкафа помещают самописец (БСП, см. гл. 1), который может подключаться при помощи конечного выключателя, расположенного на крановом пути.

Сравнительно простыми и надежными приборами для определения деформаций любых конструкций являются фотоупругие датчики (рис. 3.2). Эти датчики представляют собой пластинки фотоактивного материала /, приклеенные по краям к конструкции 5. Замеры осуществляют специальными накладными полярископами (см. гл. 4); если на поверхности пластинки наклеена поляроидная пленка, то при деформациях пластинки наблюдатель видит чередование темных и светлых полос, что может дать приближенную информацию о знаках и величинах деформаций.

Применение магнитоупругих преобразователей основано на магнитоупругом эффекте, заключающемся в изменении магнитных свойств (магнитной проницаемости и др.)'" ферромагнетика под действием механических напряжений.

Наиболее подходящей формой чувствительного элемента с целью обеспечения высокой чувствительности к изменению магнитной проницаемости является тороидальный элемент (рис. 3.3).

[image]

Магнитоупругие преобразователи могут быть закладными (укладываемые в бетон при изготовлении конструкций) или накладными.

Тороидальный чувствительный элемент состоит из ферри- тового кольцевого сердечника- магнитопровода 1 с тороидальной обмоткой 2 и соединительными проводами 3 для подключения к измерительному прибору. Если обмотку 2 питать переменным током частотой до 20 000 ГЦ и нагружать силой сжатия вдоль нормальной оси кольца, то на выходе чувствительного элемента можно получить осциллограммы 5, свидетельствующие о значительном изменении пикового напряжения (в несколько вольт) в зависимости от сжимающей силы или напряжений сжатия.

На рабочих поверхностях, где магнитоупругий преобразователь контактирует с бетоном, на него наклеена фольга из титана или никеля 4, а краевые зоны залиты клеем. Этим достигается сохранность датчика в бетоне, исключается проникновение жидкости в прибор, а также сводится к минимуму поперечная чувствительность и устраняется краевая концентрация напряжений.

В качестве регистрирующего устройства применяют, например, измерительный преобразователь типа ВРМ. Магнитоупругие датчики различных типов имеют рабочие диапазоны по напряжению сжатия 1—10 МПа, 5—50 МПа, диаметр 22—78 мм, толщину 5—6,9 мм. Создана методика и разработана измерительная система для проведения длительных исследований напряжений в бетоне железобетонных конструкций с помощью магнитоупругих датчиков. Датчики (М75, М40, МЗО, М20) прямого определения напряжений устанавливают внутрь элементов перед бетонированием, затем после монтажа элементов зданий датчики присоединяют к регистрирующему устройству — прибору ВРМ-4, содержащему микропроцессорный комплекс для измерения, запоминания, математической обработки и индикации результатов. Готовые данные после обработки выводятся на дисплей прибора. Количество одновременно подключенных магнитоупругих датчиков — до 18 шт.

[image]

Рис. 3.4. Наблюдение за трещинами:

а — лупа МПБ-2; б — г — маяки (б, в — гипсовые; г — инвентарные); д — график раскрытия трещин; 1 — окуляр; 2 — шкала; 3 — штатив; 4 — лупа; 5 — основание; 6, 8 — гипсовые маяки; 7 — трещина; 9 — инвентарный стальной маяк

В процессе обследований организуют длительные наблюдения за образованием и раскрытием трещин. В больших сооружениях для этого применяют установленные поперек трещин маяки, располагаемые обычно через 50—100 см по длине трещины.

Для длительного наблюдения за процессом раскрытия трещин при обследованиях можно использовать лупу МПБ-2, маяки, компараторы (рис. 3.4).

Лупа МПБ-2 представляет собой микроскоп с 20-кратным увеличением, позволяющий определять ширину раскрытия трещин с погрешностью 0,05 мм. Маяки могут быть одноразовые (обычно из гипсового раствора) или инвентарные, стальные. На гипсовом маяке, который в месте пересечения с трещиной имеет уменьшенное сечение, пишут дату установки и номер. При раскрытии трещины перемещение двух частей маяка замеряют лупой МПБ-2 или компаратором. Для замеров компаратором служат риски (рис.

в). Результаты длительных наблюдений рекомендуется откладывать на кольцевом графике (рис. 3.4, д). Форма кривой на графике позволяет сделать вывод о постепенном затухании процесса раскрытия трещины.

    Оставьте свой комментарий

    Оставить комментарий от имени гостя

    0
    • Комментарии не найдены

    Последние материалы

    Заключение (Грунты)

    При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

    25-08-2013 Просмотров:2658 Грунты и основания гидротехнических сооружений

    Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

    На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

    25-08-2013 Просмотров:5358 Грунты и основания гидротехнических сооружений

    Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

    Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

    25-08-2013 Просмотров:2592 Грунты и основания гидротехнических сооружений

    Еще материалы

    Рациональная конструктивная схема трубча…

    Прочность грунтовой заделки на проворачивание, выдавливание и осадку (при R = 0) моноопоры изменяется пропорционально изменению площади ее боковой поверхности, контактирующей с грунтом. При уменьшении глубины грунтовой заделки в 2...

    30-01-2011 Просмотров:3237 Морские буровые моноопорные основания

    Программы расчета вантсвых ферм

    РАСЧЕТ БАЙТОВЫХ ФЕРМ БЕЗ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Программа дает возможность рассчитывать на ЭВМ плоские предварительно-напряженные вантовые фермы, состоящие из гибких поясов произвольного очертания, связь между которыми осуществляется сжатыми распорками или...

    20-09-2011 Просмотров:4119 Вантовые покрытия

    Дослідження для лінійних споруд

    У ході досліджень для лінійних споруд, у першу чергу, вирішують питання про планове й висотне положення траси. ь Траса - лінія, що визначає вісь проектованого лінійного споруди, позначена на місцевості...

    30-05-2011 Просмотров:5146 Інженерна геодезія