Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет ..., печатный экземпляр отправим ...
Опубликовать статью

Молодой учёный

Особенности обследования технического состояния сводов Монье

12.01.2024
181
Поделиться
Библиографическое описание
Пискунова, О. В. Особенности обследования технического состояния сводов Монье / О. В. Пискунова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2024. — № 2 (501). — С. 45-47. — URL: https://moluch.ru/archive/501/110033.


Ключевые слова: арка, свод, конструкция, инструментальное обследование.

В России, даже несмотря на все потрясения, свалившиеся в 20 веке, всё ещё можно встретить здания, построенные в дореволюционный период. Особенностью таких зданий императорской России является использование перекрытий, представляющих собой накат из бетона или кирпичной кладки в виде цилиндрических сводов по стальным балкам. Ввиду возраста подобных зданий возникает задача по их ремонту и усилению конструкций. Однако, с другой стороны, данный вид работ может отрицательно сказаться на облике этих, несомненно, важных для истории зданий и, потому, нежелателен. Из-за подобного столкновения противоречий требуется максимально точно знать характер работы конструкции.

При выполнении поверочных расчётов на стадии обследования данных зданий и при проектировании совместная работа стальных балок и сводов не рассматривается. Учитываются только стальные балки, а своды фигурируют лишь как дополнительная нагрузка на конструкцию от их собственного веса [1]. Результаты расчётов, выполненных с данными допущениями, позволяют сделать вывод о том, что стальные балки не удовлетворяют нормативным требованиям, в то время как в реальности они выдерживают большие нагрузки [2].

Рассчитывая данную конструкцию, опираются на существующие рекомендации, нормативная документация еще не разработана, в связи с этим, возникает необходимость изучения данной проблемы.

В данной области существует довольно мало исследований других авторов, в которых рассматривается обсуждаемая проблема. Это — Улыбин А. В., Лахтин Н. К., Бернгард В. Р., Разживин А. В., Григорьев Ю. С., Фатеев В. В., Федотов С. Д., Шабров Н. Н., Зубков С. В., но в этих работах чаще не учитывается податливость связей между сводами и балками и трещиностойкость сводов, что в свою очередь приводит к значительному завышению несущей способности.

Главной целью обследования перекрытий является нахождение фактической несущей способности. Для этого производятся инструментальные обследования.

Инструментальное обследование зданий и сооружений — это комплекс работ, направленных на определение технического состояния конструкций и объекта в целом, для определения возможности безопасной эксплуатации зданий и сооружений.

Детальное инструментальное обследование зданий и сооружений включает в себя необходимые измерения, лабораторные испытания для определения физико-механических характеристик материалов, инженерно-геологические изыскания, определение реальных эксплуатационных нагрузок и проведение поверочных расчетов по несущей способности элементов и объекта в целом, анализ причин появления дефектов и повреждений.

Методика проведения испытаний

Динамические характеристики перекрытий определяются с целью оценки их фактической конструктивной схемы, условий работы и несущей способности.

Динамические характеристики определяются посредством возбуждения и последующей записи микроколебаний. Возбуждение осуществляется легким ударом в заранее выбранной точке перекрытия, а запись — с помощью датчиков-акселерометров и регистрирующей аппаратуры.

В дальнейшем происходит компьютерный анализ полученной записи, в результате которого определяется спектр колебаний и выделяются колебания на частотах первого, второго и более высоких тонов. По выделенным колебаниям строятся так называемые эпюры — графики зависимости относительных перемещений точек конструкции.

Полученные в результате анализа параметры (частота колебаний и эпюра) позволяют оценивать работу конструкции и создать ее адекватную модель для проведения расчетов на любую возможную нагрузку, как статическую (сосредоточенную или распределенную), так и динамическую.

Для оценки динамических характеристик (собственных частот колебания, форм колебания) перекрытий было принято решение о проведении динамических испытаний, по методикам, разработанным в организациях Министерства обороны.

В соответствии с ГОСТ 18353–79 базовый метод носит название «метод свободных колебаний» [1, 2, 3].

Метод свободных колебаний

Сущность метода свободных колебаний заключается в том, что в качестве исходных данных о состоянии объекта обследования используются его динамические характеристики — формы и виды свободных колебаний и соответствующие им частоты (периоды), декременты, эпюры колебаний. Их выбор обусловлен, прежде всего, тем, что динамические характеристики объективно свойственны объекту испытаний, они зависят от конструктивного исполнения, качества монтажа, характеристик материала и конструкций, от имеющихся дефектов, то есть от того набора составляющих, которые определяют состояние и несущую способность конструкций.

Кроме того, анализ относительных перемещений конструктивных элементов обследуемой конструкции позволяет оценить фактическую схему ее работы на момент проведения обследования и создать адекватную конечно-элементную модель. Одновременно реализуется возможность оценки внешних факторов, например уровня влияния внешних динамических воздействий от транспорта, других сооружений.

Исследования проводятся в «пассивном» и «активном» режимах. При «пассивной» регистрации производится запись отклика исследуемых конструкций на фоновое микросейсмическое воздействие. При «активном» — на специальный удар по конструкции.

Основные достоинства «активного» способа возбуждения, следующие:

— возможность многократного повторения возбуждения конструкции без всяких повреждений;

— возможность возбуждения свободных колебаний даже массивных объектов;

— возможность возбуждения различных видов и форм свободных колебаний;

— лёгкость транспортировки и приведения в состояние готовности к использованию;

— высокая оперативность применения.

Основные методические особенности испытания заключаются в:

— возбуждении и регистрации колебаний под действием точечной импульсной нагрузки, прикладываемой в различных точках конструкции;

— сложении (с учетом направления действия нагрузки) колебаний, зарегистрированных при приложении нагрузки в различных точках здания (имитация одновременного приложения нагрузки в нескольких точках).

Для оценки физико-механических характеристик материалов кирпичных сводов использовался метод волны удара (при одностороннем доступе к конструкции).

Метод волны удара основан на связи скорости распространения упругих волн, обычно звукового и инфразвукового диапазона частот, с физико-механическими характеристиками конструкций и материала конструкций.

Существенным фактором, определяющим особенности применения метода, является сильная зависимость скорости поверхностных волн от соотношения длины волны и толщины конструкции.

Дисперсионная кривая (зависимость скорости волны от ее длины) может использоваться для определения скорости Релеевской волны в материале (путем ее экстраполяции в область коротких длин волн), которая по соответствующим формулам пересчитывается в модуль сдвига, а при известном коэффициенте Пуассона в скорость продольной волны и, соответственно, в модуль упругости. Кроме того, форма дисперсионной кривой позволяет оценить толщину конструкции и выявить наличие продольно ориентированных дефектов (пустоты, наличия менее жесткой прослойки и т. д.).

При длине волны больше трех толщин конструкции зависимость между длиной волны и ее периодом (частотой) может использоваться непосредственно для оценки ее жесткости.

Литература:

1. Разживин А. В. Учет несущей способности бетонных сводов при поверочных расчетах сталебетонных перекрытий— М.: Промышленное и гражданское строительство, — 2013.

2. Лаптев Е. А., Улыбин А. В., Соколов В. А. Оценка несущей способности перекрытий по стальным балкам с накатом в виде сводиков в зданиях Санкт-Петербурга,- 2016.

Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Молодой учёный №2 (501) январь 2024 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 45-47):
Часть 1 (стр. 1-69)
Расположение в файле:
стр. 1стр. 45-47стр. 69
Похожие статьи
Воздействие дефектов кладки каменных сводов на ее несущую способность
Сравнение теоретических данных напряженно-деформированного состояния крестового свода с данными численного эксперимента
Определение модуля упругости дореволюционного кирпича
Исследование напряженно-деформируемого состояния каменного свода с усилением композитными ламинатами при действии динамической нагрузки
К вопросу применения облегченных многопустотных перекрытий
Обследование технического состояния строительных конструкций объекта, представляющего культурно-историческую ценность для проведения восстановительных и реставрационных работ
Оценка несущей способности металлических балок в составе кирпичных сводов
Совершенствование методики расчёта пологих железобетонных сводов, опирающихся на металлические балки
Мониторинг железобетонных конструкций на основе неразрушающих испытаний бетона
Анализ и моделирование механического поведения кирпичной кладки, как упруго-хрупкой системы

Молодой учёный