Лекции - Проектирование усиления строительных конструкций зданий и сооружений - файл.

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.

КАФЕДРА «ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ И КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

Введение. Определение курса, его цели, задачи. Связь курса с другими дисциплинами. Основные факторы, вызывающие снижение прочностных свойств материалов конструкций и, как следствие, влияющие на их несущую способность. Основные способы усиления железобетонных и каменных конструкций. Оценка технического состояния конструкций.

^ Цель курса – получение знаний и представлений о деградации эксплуатационных свойств конструкций и материалов под влиянием внешних факторов, методах и способах учета повреждений и дефектов, конструктивных решениях усиления, как отдельных элементов или узлов, так и сооружений в целом.

- рассмотрение факторов, вызывающих необходимость усиления строительных конструкций.

- рассмотрение и классификация способов и методов усиления железобетонных и каменных конструкций.

- уточнение последовательности и перечня выполняемых работ по оценке технического состояния строительных конструкций.

- рассмотрение методов определения физико-механических характеристик материалов строительных конструкций.

- рассмотрение методик расчета и конструктивных решений элементов усиления.

Материал курса связан со следующими смежными дисциплинами.

- строительные материалы - оценка состояния и остаточного ресурса строительных материалов, определение их физико-механических характеристик.

- химия – оценка агрессивности среды, динамики образования и развития повреждений.

- сопротивление материалов – учет особенностей различных стадий напряженного состояния различных материалов при построениях расчетных схем и определении их расчетных характеристик.

- строительная механика – определение усилий в элементах различных несущих систем и элементах усиления.

- инженерная геология – оценка прочностных и деформативных свойств грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений, конструкций усиления.

- метрология и дефектоскопия – данные по существующим методам различных измерений и дефектоскопии, перечню оборудования и способам его применения.

- технология строительного производства - данные по существующим методам монтажа и демонтажа строительных конструкций, номенклатура и характеристики машин, механизмов и инструмента.

- железобетонные, каменные, стальные и деревянные конструкции – учет специфических особенностей поведения железобетона, каменной кладки, стальных и деревянных конструкций в условиях длительной эксплуатации, наличии знакопеременных усилий, воздействии агрессивных факторов и т.п.

В таблице 1 приведена классификация причин усиления строительных конструкций зданий и сооружений.

Причины, вызывающие необходимость усиления строительных конструкций зданий и сооружений.

Реконструкция предприятий, модернизация оборудования, изменение функционального назначения зданий и.

Изменение геометрических размеров сечений или конструкций в целом, а также первоначальных схем работы.

Увеличение нагрузок, действующих на конструкции.

^ Ошибки в проектировании, изготовлении, транспортировке, а также при производстве строительно-монтажных работ.

Физический износ конструкций в результате интенсивной или длительной эксплуатации.

Различные повреждения конструкций в результате нарушения правил эксплуатации.

Износ конструкций в результате поражения коррозией ( металл . железобетон . кладка.

Атмосферная – коррозия материала конструкций в воздухе или других влажных газах.

Жидкостная – коррозия в электролитах.

( кислотная, щелочная, в солевых растворах, морская.

Электрокоррозия, возникающая под действием внешнего источника тока или блуждающих токов.

Биологическая – коррозия в результате воздействий микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности.

Локальные или полные повреждения конструкций в результате температурных воздействий и стихийных природных воздействий.

Воздействия низких отрицательных температур.

Воздействия высоких температур.

Стихийные природные воздействия – сейсмические, ураганы, снеговые покровы, обледенение . наводнения и т.п.

Аварийные взрывные и ударные воздействия.

Прочие воздействия и условия.

В таблице 2 приведены основные способы усиления железобетонных и каменных конструкций зданий и сооружений.

Восстановление несущей способности железобетонных конструкций.

Защита от замачивания и воздушных агрессивных сред, восстановление нормального температурно-влажностного режима.

Восстановление закладных деталей, петель, креплений и т.д.

Восстановление рабочей площади сечений конструкций ( заделка трещин, раковин, дефектов и т.д.

Замена конструкции или изменение расчетной схемы.

^ Оценка технического состояния конструкций выполняется для определения фактических характеристик материалов конструкции, условий ее закрепления или опирания, величин и характера действующих нагрузок. Работы производятся в соответствии с положениями действующих нормативных документов СП 13-102-2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений и РД-22-01-97 Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов. Обследование строительных конструкций специализированными организациями.

. Изучение нормативных документов выполняется самостоятельно.

Перечень основных видов работ включает в себя.

- изучение имеющейся проектной, исполнительной и эксплуатационной документации.

- натурное инженерное обследование, состоящее из следующих мероприятий.

- обмерочные работы с целью уточнения геометрических размеров сечений, пролетов.

- вскрытия строительных конструкций для определения действующих нагрузок, количества, диаметров и класса рабочей арматуры.

- определение прочностных характеристик бетона или каменной кладки.

- поверочные расчеты несущих конструкций с учетом фактических прочностных характеристик их материалов.

- анализ результатов, содержащий оценки текущего состояния обследуемых конструкций, снижения величины проектной несущей способности, динамики развития повреждений и путей восстановления эксплуатационных характеристик.

- формулирование выводов с оценкой технического состояния обследуемых конструкций в соответствии с классификацией нормативных документов.

- разработка рекомендаций по усилению или восстановлению эксплуатационных характеристик конструкций зданий или сооружений.

Контрольные вопросы по материалам лекции №1.

12. Перед обследованием конструкций намечается план безопасного ведения работ включающий мероприятия.

1) …по безопасному ведению работ как с временным прекращением эксплуатации. План должен предусматривать мероприятия, исключающие возможность обрушения конструкций, поражения людей газом, током, паром, огнем, наезда транспорта и т.п.

2) …по безопасному ведению работ как с временным прекращением эксплуатации, так и без прекращения эксплуатации здания или отдельных его участков.

3) …по безопасному ведению работ как с временным прекращением эксплуатации, так и без прекращения эксплуатации здания или отдельных его участков. План должен предусматривать мероприятия, исключающие возможность обрушения конструкций, поражения людей газом, током, паром, огнем, наезда транспорта и т.п.

4) … по безопасному ведению работ как с временным прекращением эксплуатации, так и без прекращения эксплуатации здания или отдельных его участков. План должен предусматривать мероприятия, исключающие возможность обрушения конструкций, поражения людей током, наезда транспорта и т.п.

13. Цвет бетона, подвергшегося температуре более 950 градусов при пожаре.

1) …розовый до красного.

15. Неработоспособное состояние - это.

1) …техническое состояние конструкций, имеющей дефекты или повреждения, свидетельствующие о потере несущей способности, ведущей к прекращению производственного процесса и (или) нарушению правил техники безопасности, в дальнейшем к обрушению.

2) … техническое состояние конструкций, имеющей дефекты или повреждения, свидетельствующие о потере несущей способности, ведущей к прекращению производственного процесса и (или) нарушению правил техники безопасности.

3) …техническое состояние конструкций, имеющей дефекты или повреждения, свидетельствующие о потере несущей способности, ведущей к прекращению производственного процесса и (или) нарушению правил техники безопасности, а при неприятии мер - к обрушению.

Способы антикоррозионной защиты арматуры и закладных деталей. Коррозионные повреждения каменной кладки, бетона и арматуры. Способы уменьшения поверхностной проницаемости конструкций и коррозионной повреждаемости: торкретирование, гидрофобизация, силикатизация, флюатирование.

^ Способы антикоррозионной защиты арматуры и закладных деталей.

Антикоррозионная защита стальных элементов закладных деталей и арматуры может выполняться следующими способами.

1. создание защитного слоя бетона или раствора.

2. нанесение лако-красочных покрытий.

3. цинкование поверхности металла.

1. Бетон или цементно-песчаный раствор имеют щелочную реакцию и достаточно плотную структуру, препятствующую проникновению агрессивных компонентов среды.

- оштукатуривание раствором - без или с применением штукатурных сеток. Толщина слоя раствора от 15 до 40 мм.

- обетонирование опалубочным способом – толщина армированного слоя бетона от 80 мм.

- обетонирование безопалубочным способом – торкретирование. Толщина слоя мелкозернистого бетона наносимого за один раз 15-30 мм.

2. Области применения лако-красочных покрытий определены в СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии . В СНиП приведены классификации степеней агрессивности сред для железобетонных, металлических, деревянных конструкций, требования к материалам и номенклатура антикоррозионных составов, используемых для защиты.

. Изучение СНиП2.03.11-85 выполняется самостоятельно.

3. Цинкование поверхности металла горячим или гальваническим способом повышает коррозионную стойкость обработанных поверхностей. Правила производства работ приведены в разделе 8 СНиП 3.04.03-85 Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.

. Изучение СНиП3.04.03-85 выполняется самостоятельно.

Коррозионные повреждения каменной кладки, бетона и арматуры.

Каменная кладка и бетон. Коррозионные повреждения материалов кладки и бетона связаны с химическими реакциями солей кальция, составляющего структуру цементного камня или известкового вяжущего с активными реагентами среды. На рис. 1-6 показаны различные проявления коррозионных процессов каменной кладки. Повреждающими факторами являются воздействия дождевой и талой влаги, растворяющей соли кальция, основания щелочей и кислот, сезонные процессы «замораживания-оттаивания». На рис. 7-14 показаны проявления коррозии бетона и арматуры, связанные с аналогичными воздействиями среды.

Рис. 1. Химическое повреждение кладочного раствора стен производственного корпуса – фильтрация газов с парами серной кислоты.

Рис. 2. Выветривание материалов каменной кладки цоколя здания – в оздействия дождевой и талой влаги, процессы «замораживания-оттаивания.

Рис. 3. Выветривание кладочного раствора кладки цоколя здания - воздействия дождевой и талой влаги, процессы «замораживания-оттаивания.

Рис. 4. Разрушение материалов кладки верхней части стены здания - воздействия дождевой влаги, процессы «замораживания-оттаивания.

Рис. 5. Химическое повреждение материалов кладки стен производственного корпуса – фильтрация паров серной кислоты.

Рис. 6. Разрушение материалов кладки стены жилого здания – фильтрация воды с пола санузла, процессы «замораживания-оттаивания.

Р ис. 7. Химическое повреждение бетона колонны производственного корпуса – воздействия растворов серной кислоты.

Р ис. 8. Разрушение цементного камня и обнажение заполнителя перемычки оконного проема – воздействия паров серной кислоты.

Р ис. 9. Разрушение бетона защитного слоя элементов монолитного перекрытия – длительные воздействия конденсирующихся паров воды, растворяющих соли цементного камня.

Р ис. 10. Разрушение наружного слоя керамзитобетонных панелей – фильтрация паров воды, процессы «замораживания-оттаивания.

Р ис. 11. Разрушение бетона наружного слоя стеновых панелей – фильтрация конденсирующихся паров воды, процессы «замораживания-оттаивания.

Р ис. 12. См. с рис. 11.

Р ис. 13. Разрушение бетона раскоса опорной рамы градирни – замачивание технологической водой + процессы «замораживания-оттаивания.

Р ис. 14. Разрушение бетона опорной части колонны, потеря устойчивости стержней продольной арматуры – длительное замачивание с растворением солей цементного камня, увеличением пористости и, как следствие, деформативности бетона.

. Материалы по коррозии материалов изучить самостоятельно.

( п.п. 3.6.3-3.6.15 учебника «Оценка технического состояния зданий» под ред. Калинина В.М. Соковой С.Д. М. ИНФРА-М, 2005. – 268 с.

Способы уменьшения поверхностной проницаемости конструкций и коррозионной повреждаемости: торкретирование, гидрофобизация, силикатизация, флюатирование, карбонизация.

Уменьшение поверхностной проницаемости бетона и каменной кладки жидкостями и газами способствует снижению степени влияния на них агрессивных повреждающих воздействий.

Торкретирование . Нанесение мелкозернистого бетона на поверхность железобетонной, каменной или стальной конструкции позволяет получить защитный слой, обладающий широким спектром свойств в зависимости от использованного состава смеси. Внесение полимерных добавок способствует повышению степени газо-водонепроницаемости, огнеупорной крошки ( шамот ) – огнестойкости слоя, стальной или чугунной дроби – износостойкости и т.д.

Гидрофобизация . Применение гидрофобизирующих составов выполняется на стадиях возведения и ремонта строительных конструкций. Гидрофобизаторы могут добавляться в бетонную смесь, штукатурный или кладочный растворы, наноситься кистями, валиками и краскопультами. Принцип действия гидрофобизирующих составов заключается в создании на стенках капилляров тончайших водоотталкивающих пленок, препятствующих смачиванию и проникновению воды в материал. На ряду с другими материалами для гидрофобизации строительных материалов применяется кремнийорганический состав ГКЖ-11.

Силикатизация - один из способов, применяемых для повышения прочности горных пород, рыхлых структур кирпичной или бутовой кладки. Осуществляется путем нагнетания в материал составов, выделяющих быстро твердеющие кремнекислые гели.

Флюатирование – преобразование водорастворимых солей в труднорастворимые с помощью флюатирующей жидкости с последующей механической очисткой продуктов реакции и оштукатуриванием обрабатываемых поверхностей легкими паропроницаемыми, гидрофобными штукатурками. Применяется в ходе ремонтов кирпичных стен фасадов зданий и сооружений подверженных процессам выветривания.

Контрольные вопросы по материалам лекции №2.