Губайдуллин Радиф Радикович, ведущий инженер проектного института «Союзхимпроект» ФГБОУ ВПО КНИТУ
Зиганшин Марат Дамилевич, главный специалист проектного института «Союзхимпроект» ФГБОУ ВПО КНИТУ
Шевченко Илья Сергеевич, старший инженер проектного института «Союзхимпроект» ФГБОУ ВПО КНИТУ
Особенности экспертизы предварительно-напряженных железобетонных конструкций химической и нефтехимической промышленности
В работе описывается, что такое предварительно-напряженные железобетонные конструкции, как проводится экспертиза и какие расчетные формулы используют.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции – конструкции, в которых во время их изготовления преднамеренно создаются в рабочей арматуре начальные растягивающие напряжения, а также напряжения обжатия в бетоне.
Когда увеличивается расчетное сопротивление используемой арматуры, понижается ее удельная стоимость, вот почему выгодно применять высокопрочный материал, а вот использовать арматуру без предварительного напряжения нецелесообразно, потому что высокое растягивающее напряжение в ней и деформации в некоторых зонах бетона приведут к возникновению трещин с последующим значительным раскрытием. В результате снижается долговечность и наблюдаются деформации.
Сила, вызывающая образование трещин, всегда выше нагрузки, действующей во время эксплуатации. На практике возможно как кратковременное раскрытие, так и долговременное.
Более того, напряженные конструкции из железобетона имеют повышенную выносливость при многократно повторяющейся нагрузке. У предварительно напряженных изгибаемых конструкций выше трещиностойкость, поэтому меньше в последствие прогибы, а все потому, что еще на этапе создания они испытывают выгиб, поэтому часть нагрузки тратится на погашение прогиба, а кроме того работа таких конструкций осуществляется без трещин в растянутых зонах.
Бывают ситуации, когда в процессе возведения сооружений в несущей конструкции возникают:
Прогибы могут быть вызваны следующими причинами:
Важно выявить и провести оценку состояния сооружения, установить основные причины появления дефектов, дать качественную оценку прочности, жесткости. Расчет предварительно напряженной конструкции предполагает наличие множества исходных данных, которых реально нет в 99% случаев. Усиление конструкции производится не всегда, только в тех случаях, когда необходимо сохранить возможности эксплуатации при увеличении нагрузок.
Экспертиза конструкций позволяет дать ту самую качественную оценку сооружению и разработать рекомендации по дальнейшей эксплуатации, но для этого обследование должно выявить особенности условий эксплуатации и работы конструкуций.
На сегодняшний день нет общепринятых методических указаний в области обследования железобетонных конструкций с предварительным напряжением.
Неопытные специалисты не учитывают то, что конструкция предварительно напряжена и имеет свои особенности, а именно, наличие действующих в ней напряжений и особенность армирования конструкции: рабочая арматура находится не в каркасе, а является отдельными стержнями (или канатами, или проволокой). Современные специалисты устверждают, что составить единую методику, по которой можно было бы проводить обследование всех типов железобетонных конструкций, невозможно.
Сегодня существует обобщенная программа натурного исследования, на основании которой можно разрабатывать указания для частных случаев, когда важно учесть специфику конкретных конструкций. [4]
Проведение экспертизы возлагает на участников уголовную ответственность за принятые технические решения и сделанные выводы. Чтобы снизить количество ошибок в процессе эеспертизы важно привлекать к работе квалифицированных специалистов, имеющих опыт работы, знакомых с признаками разрушения конструкций и методами испытаний на прочность.
Основная цель экспертизы – соответствие объекта требованиям промышленной безопасности.
Есть несколько причин, для чего проводится исследование предварительно-напряженных конструкций:
Во время обследования сооружения, в зависимости от того, какие задачи были поставлены в техническом задании, объектом исследования может стать:
Весь процесс экспертизы можно разделить на несколько основных этапов:
Предварительное обследование необходимо для определения технического состояния инженерных и строительных конструкций по имеющимся внешним признакам. На этапе предварительного обследования определяется необходимость в более детальном изучении здания или сооружения.
Результатом такого обследования может быть:
Есть несколько признаков, которые свидетельствуют об аварийном состоянии здания, они указаны в книге В.Т Гроздова [5]:
В некоторых случаях рекомендуется снизить нагрузки, в других запрещается в дальнейшем использовать железобетонную конструкцию, поэтому рекомендуется замена.
Перед началом проведения экспертизы у комиссии на руках должно находиться следующее:
Только сопоставление всей выше указанной документации позволяет провести качественную экспертизу и выявить слабые участки, требующие большего внимания, чтобы можно было в будущем предугадать характер возможных деформаций и опоределить мероприятия по предупреждению их появления.
Затрудняют выявление картины дефектов и повреждений наличие на рассматриваемом участке штукатурки, побелки, они искажают истинную информацию. Если возникают дополнительные вопросы относительно качества конструкции и ее несущей способности поверхность очищают там, где видны трещины или где, ожидалось их появление.
В ведомость дефектов, в которую заносится информация относительно:
Величина раскрытия трещины замеряется с использованием лупы, трафарета.
Важно установить, трещины уже стабилизировались или продолжают увеличиваться. В этом случае на месте их возникновения устанавливают специальные маяки, чтобы проследить, периодические изменения.
Хороший специалист умеет различать трещины технологического происхождения и появившиеся в процессе использования сооружения. Технологические трещины могут возникать в результате неравномерной усадки, особенно опасны те, которые образуются в зонах анкеровки арматуры.
В следующей таблице указаны причины образования трещин, признаки и время их появления.
[6]
В ГОСТ 8829-66 и ГОСТ 10180-67 указаны максимальные отклонения. [1], [2] В процессе экспертизы используются приборы, прошедшие метрологическую поверку, а это значит, что они внесены в Реестр средств измерений и соответствуют нормативам.
Есть несколько основных прочностных характеристик бетона, которые необходимо определять на момент проведения экспертизы:
- сопротивления бетона осевому сжатию Rb,n;
- сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,n.
Определить расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии и растяжении можно по следующей формуле:
Коэффициент надежности Ƴbбудет равен 1,3 для предельного состояния с учетом несущей способности, 1,0 для эксплуатационной пригодности.
Коэффициент надежности по бетону Ƴbtбудет равен 1, 5 для предельного состояния при назначении класса прочности на сжимание, 1,3 на осевое растяжение, 1,0 по эксплуатации пригодности.
В зависимости от класса бетона расчетное значение сопротивления для второй группы указано в следующей таблице: [3]
Используемая литература:
