Материал: Комплексные изыскания

Допускается отбирать каждый второй образец от испытываемого количества, но не менее пяти.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:

. Предел прочности зубчатого клеевого соединения при растяжении (σp) в МПа (кгс/см2) вычисляют с округлением до 0,1 МПа (1 кгс/см2) по формуле

где Рmах - максимальная разрушающая нагрузка, Н (кгс);- ширина образца, мм (см);- толщина образца, мм (см).

. (Исключен, Изм. № 1).

. Статистическую обработку результатов испытаний выполняют по ГОСТ 16483.0.

. За результат испытания зубчатого клеевого соединения принимают среднее арифметическое значение предела прочности всех испытанных образцов, выпиленных из одного соединения.

. Результаты измерений и расчетов записывают в протокол испытаний.

. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Дефекты конструкций - это отклонения формы и фактических размеров от проектных параметров, возникшие в процессе изготовления и монтажа.

Повреждения конструкций - это снижение качества, нарушение формы и фактических размеров, возникшие в процессе эксплуатации под воздействием нагрузок и условий эксплуатации.

При инженерном обследовании деревянных конструкций особое внимание обращается на места, наиболее опасные в отношении увлажнения и загнивания древесины: дощатые настилы под рулонным ковром, ендовы и карнизные участки покрытия, конструкции у торцовых стен, опорные части конструкций, наличие и состояние гидроизоляции, подоконные участки, нижние брусья стен, верхние грани балок, арок, рам, ферм.

Проклассифицируем наиболее часто встречающиеся дефекты и повреждения деревянных конструкций:

. биоповреждения

.1. повреждения вызванные влажностным режимом

.1.1. загнивание древесины;

.1.2. продольные усушенные трещины, коробление древесины, разбухание при высыхании;

.2. поражение насекомыми.

. Дефекты

.1. вызванные ошибками при проектировании;

.2. несоблюдение проекта и правил производства работ;

.3. нарушение правил эксплуатации зданий;

.4. огневое воздействие.

Наиболее характерными повреждениями второй группы являются:

• разрывы растянутых элементов в местах ослабления сечения

• прогибы и изломы изгибаемых элементов

• расслоения по клеевым швам клееных деревянных элементов

• дефекты соединений (скалывание лобовых врубок и шпонок, срезы нагелей)

• механические повреждения с ослаблением поперечного сечения элементов.

При освидетельствовании растянутых элементов необходимо выявлять наличие полных или частичных разрывов или надрывов волокон древесины вблизи стыков; около 7 сучков, выходящих на кромки элементов; около отверстий под нагели; фиксировать глубинуи протяженность продольных усушечных трещин и трещин по косослою.

В сжатых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах проверяется правильность и достаточность раскрепления сжатой кромки из плоскости действия вертикальной нагрузки, признаки выпучивания, прогибы и изломы. Опасны местные деформации (выпучивание) сжатых элементов, превышающие 1/80 его длины.

В изгибаемых элементах прогибы, превышающие нижеприведенные величины, свидетельствуют об аварийном состоянии конструкций: в балках и прогонах цельного или клееного сечения - более 1/50l; составных балках на податливых связях (на шпонках, пластинчатых нагелях) - более 1/100l; в фермах - более 1/150l [2]. При обследовании стропил дополнительно фиксируется наличие креплений стропил к кирпичным стенам проволочными скрутками и шаг этих креплений.

В КДК, кроме вышеописанных дефектов, замеряют длину и глубину расслоений по клеевым швам, а также места их расположения (обычно расслоения встречаются вблизи опорных узлов в средней части сечения, а также в арках в местах появления радиальных растягивающих напряжений поперек волокон) [1].

В узлах проверяется количество и правильность размещения нагелей и болтов (соответствие требованиям СП «Деревянные конструкции» расстояний между нагелями вдоль и поперек волокон древесины), степень обжатия соединяемых элементов болтами (болты часто не затянуты), наличие трещин по возможным площадкам скалывания, наличие гидроизоляционных прокладок из толя или рубероида под опорными подушками, мауэрлатами.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ.

Многолетний опыт инженерных обследований зданий и сооружений свидетельствует о том, что аварийные ситуации возникают при одновременном воздействии нескольких факторов.

По данным Госархстройнадзора РФ, основные причины аварий зданий и сооружений в стране примерно следующие (в процентном соотношении):

• нарушение правил эксплуатации - 30

• низкая прочность конструкций (дефекты изготовления) - 20

• дефекты узловых монтажных соединений - 16

• недостаточная несущая способность оснований - 10

• недостаточное опирание несущих конструкций на каменную кладку - 8

• нарушение правил производства строительно-монтажных работ - 8

• ошибки в проектных решениях - 4

• внешние воздействия, превысившие расчетные величины - 4

Проанализируем каждую причину в отдельности.

Нарушение правил эксплуатации

Большинство серьезных повреждений и аварий деревянных конструкций, как и других видов строительных конструкций, связано с нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений. Чаще всего эти нарушения приводят к загниванию деревянных конструкций. Основные причины загнивания деревянных конструкций: прямое или конденсационное увлажнение, дефекты гидроизоляции, не соблюдение температурно-влажностного режима эксплуатации.

Наиболее часто стропильные конструкции повреждаются у торцов зданий, из-за протечек в кровле ввиду небрежно выполненного примыкания рубероидного ковра к парапетным стенам. Возведение различных пристроек и надстроек к существующему зданию приводит к изменению схемы приложения снеговой нагрузки на покрытие и схемы водоотвода с крыши. Если эти вопросы решены неграмотно, то конструкции оказываются перегруженными в зоне снегового мешка, а нарушение водостока приводит к загниванию опорных частей конструкций [4].

Случаев загнивания КДК очень мало, в частности, отмечены случаи загнивания верхней зоны сечения арок под прогонами, а также зафиксировано загнивание арок, расположенных в противопожарных зонах складов минеральных удобрений. Для повышения огнестойкости арок, по требованию пожарников, поперечное сечение конструкций в этих зонах обшили оцинкованной жестью с прокладкой из асбеста. Сечение деревянного элемента оказалось в замкнутом пространстве без вентиляции, что привело к конденсации лаги на поверхности арок и загниванию древесины. После случаев обрушения таких арок было принято решение снять эту обшивку.

Характерная ошибка при эксплуатации чердачных помещений - глухая заделка слуховых окон (листами фанеры или остекление). Это не только нарушает режим проветривания деревянных конструкций, но и приводит в летний период к повышению температуры внутри чердачного помещения (t>50°С, особенно при использовании в покрытии кровельного железа). По этой причине наблюдается разрыв нижних растянутых поясов деревянных ферм из-за «текучести» древесины при высоких температурах.

Балки чердачных перекрытий в старых зданиях часто полностью засыпаются шлаком, что ведет к поверхностному загниванию деревянных балок на глубину 2...3 см, однако при сверлении в глубину сечения древесина, судя по белому цвету стружки, зачастую имеет здоровый вид. Другой ошибкой является обертывание толем опорных концов балок или даже полное обертывание толем балок по всей длине, что способствует конденсации влаги на поверхности древесины и препятствует проветриванию конструкций. Достаточно проложить слой гидроизоляции под опорную подушку или опорную часть балки, соприкасающуюся с кирпичной стеной.

Механические повреждения деревянных конструкций случаются, как правило, при погрузочно-разгрузочных работах внутри зданий и сооружений.

Низкая прочность конструкций (дефекты изготовления)

Другой, часто встречающейся причиной повреждений и аварий деревянных конструкций являются дефекты изготовления, которые возникают при нарушении технологического процесса производства конструкций. В частности, применение для изготовления конструкций сырой древесины (с влажностью более 20 %) приводит в процессе эксплуатации к появлению в деревянных элементах продольных усушечных трещин, которые мало влияют на несущую способность сжатых и изгибаемых элементов, но опасны в растянутых элементах и в коротких балках.

Для КДК наиболее характерны следующие нарушения технологического процесса:

• сушка пиломатериалов при жестких режимах, что приводит к короблению досок, появлению значительных внутренних напряжений в клееных элементах и расслоению по клеевым швам

• превышение нормативных сроков хранения синтетических смол, не соблюдение правил приготовления клеев, ошибки в дозировке отвердителя ведут к снижению прочности клеевых швов и их 10 расслоению в процессе эксплуатации

• низкое качество соединений заготовок по длине на зубчатый шип и возможное расположение в одном сечении элемента более 25 % стыков заготовок.

При обмере конструкций следует определять величины отклонений от проектных размеров.

Проверку размеров конструкций измерительными инструментами следует проводить с точностью до 1 мм при измерении поперечных сечений несущих конструкций и высоты (толщины) - ограждающих конструкций и с точностью до 3 мм - при измерении длины несущих конструкций и радиуса кривизны несущих криволинейных конструкций, а также длины и ширины ограждающих конструкций.

древесина клееный монолитный железобетонный

3. ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Для взятия проб из конструкций деревянных перекрытий необходимо производить их вскрытие. Число мест вскрытий перекрытия по деревянным балкам должно составлять не менее трех при обследуемой площади до 100 м2 и не менее 5 при большей площади. Для деревянных перекрытий по металлическим балкам эти цифры соответственно равны 2 и 4. Вскрываться должны полы (чистые и черные), стяжки, подготовка под полы, гидроизоляция, утеплитель или звукоизоляционная засыпка, подшивка, штукатурка.

Для определения физико-механических характеристик древесины и микоанализа из ненагруженных или слабонагруженных частей деревянных конструкций, имеющих повреждения и дефекты в не предусмотренных таблицей 1 СНиП II-25 <#"889086.files/image016.gif">

где Rqi - результат, полученный в i -м испытании или на i -м образце;

т - количество образцов (испытаний).

Среднее квадратичное отклонение для выборки Sq вычисляется по формуле

Нормативное значение прочностной характеристики R определяется по формуле

где b - коэффициент, учитывающий объем испытаний

Расчетные характеристики бетона определяются в зависимости от условного класса бетона по прочности на сжатие существующих конструкций.

При выполнении поверочных расчетов по проектным материалам, в том случае, если в проекте существующей конструкция нормируемой характеристикой бетона является его марка, значение условного класса бетона по прочности на сжатие следует принимать равным:

%-ной кубиковой прочности бетона, соответствующей марке по прочности для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов;

%-ной - для ячеистого бетона.

Для промежуточных значений условного класса бетона по прочности на сжатие, отличающихся от значенийпараметрического ряда <#"889086.files/image019.gif">

Схемы усилий и эпюры напряжений при расположении сжатой зоны бетона: а - в полке элемента в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного двухсторонним наращиванием, при расчете его по прочности; б - в ребре элемента в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного двухсторонним наращиванием, при расчете его по прочности

При этом высота сжатой зоны бетона х определяется по формуле

х = [Rs Аs,red - Rb,red h′f (b′f - b) - Rsc А′s,red] / (Rb,red b)

где Аs,red и А′s,red;,red

Площадь дополнительной растянутой арматуры усиления А и В определяется по формуле

A = {Rs As - Rsc А′s,red - Rb,red [b h0,red + h′f (b′f - b)]} / (Rs,ad);= {(Rs As - Rsc А′s,red)2 + [Rb,red h′f (b′f - b)]2 + 2 Rb,red [K - Rs As h0,red + Rsc А′s,red a′+ Rb,red 0,5 h′f (b′f - b)] - 2 Rb,red h′f (Rs As - Rsc А′s,red) (b′f - b)} / (R2s,ad)

Усиление предварительно напряженной арматурой.

Величину предварительного напряжения sp и ′sp в напрягаемой арматуре Sи S′ следует назначать в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.01-84 <#"889086.files/image020.gif">

График зависимости напряжения от угла наклона

Величину предварительного напряжения при усилении железобетонных элементов следует принимать с коэффициентами условий работы: для горизонтальных и шпренгельных затяжек - sr2 = 0,8, для хомутов и наклонных тяжей - sr3 = 0,75.

При натяжении затяжек путем стягивания парных ветвей определение величины предварительного напряжения sp рекомендуется производить в зависимости от тангенса угла наклона ветвей i с использованием графика (рис. 59 <#"889086.files/image021.gif">

где Es - модуль упругости арматуры усиливаемого элемента.

При этом необходимо исключать участок малых уклонов i  0,01, при которых изменение уклонов вызывает малые напряжения, компенсирующие первоначальное выпрямление стержней.

Определение несущей способности по нормальным сечениям изгибаемых элементов, усиленных предварительно напряженными стержнями, не имеющими сцепления с бетоном, рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.03.01-84 <#"889086.files/image022.gif">

где = Еs / Еb; Еb - модуль упругости бетона усиливаемого элемента; sp,ad - задаваемая величина предварительного напряжения в дополнительной арматуре усиления (с учетом потерь); Rs,ser,ad - расчетное сопротивление дополнительной арматуры усиления для предельных состояний второй группы, МПа; s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по СНиП 2.03.01-84 <#"889086.files/image023.gif">

Схемы усилий и эпюры напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного предварительного напряженной арматурой без сцепления с бетоном

Расположение центра тяжести арматуры усиливаемого элемента и дополнительной напрягаемой арматуры при расположении ее: а - под нижней плоскостью усиливаемого элемента; б - по боковым сторонам усиливаемого элемента

ξ = (Rs Аs + lim,ad Asp,ad - Rsc А′s,red) / (Rb b h0,red)

где lim,ad - определяется по формуле (31 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>); h0,red - по формуле (<http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>) и принимается равным не более высоты поперечного сечения конструкции h; величина ared, входящая в формулу (<http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>), определяется по зависимости

= [Rsp,ad Asp,ad (h0,red - h0)] / (Rs As + Rsp,ad Asp,ad)

где Rsp,ad - расчетное сопротивление дополнительной арматуры усиления.

При этом, если ared > 0, то общий центр тяжести растянутой арматуры находится между усиливаемой и усиливающей арматурой, а последняя расположена под плоскостью элемента по высоте; если ared < 0, то общий центр тяжести растянутой арматуры находится между усиливающей и усиливаемой арматурой, а усиливающая арматура расположена по боковым граням элемента (рис. 61 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>).