Занятие № 15

Тема: Методика оценки эксплуатационных характеристик элементов зданий

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В условиях ускорения научно-технического прогресса происходит интенсивное совершенствование различных технологических процессов. Это влечет за собой замену устаревшего оборудования на новое, высокопроизводительное, работающее на более высоких скоростях, что может привести к повышению нагрузок, передаваемых на строительные конструкции. Создание гибких производств связано с изменением архитектурно-планировочных решений для эксплуатируемых зданий и сооружений. Реконструкция старого жилищного фонда и повышение его комфортности до современного уровня обусловливают необходимость оценки действительного состояния жилых зданий. Поэтому вопрос об их возможной дальнейшей эксплуатации, реконструкции или усилении конструкций является определяющим и связан с обследованием и подготовкой соответствующих рекомендаций.

Обследование строительных конструкций состоит из трех основных этапов:

- первоначальное ознакомление с проектной документацией, рабочими и исполнительными чертежами, актами на скрытые работы;

- визуальный осмотр объекта, установление его соответствия проекту, выявление видимых дефектов (наличие трещин, протечек, коррозии металла, дефектов стыковых сварных и болтовых соединений и т.д.), составление плана обследования здания или сооружения, проведение комплекса исследований неразрушающими методами;

- анализ состояния здания или сооружения и разработка рекомендаций по устранению выявленных дефектов.

Ознакомление с проектной и исполнительной документацией позволяет дать оценку принятым конструктивным решениям, выявить элементы здания или сооружения, работающие в наиболее тяжелых условиях, установить значения действующих нагрузок.

Визуальная оценка здания или сооружения дает первую исходную информацию о состоянии обследуемой конструкции, позволяет судить о степени износа элементов конструкции и решить вопрос о проведении статических или динамических испытаний. В первую очередь это связано с применением неразрушающих методов испытаний, т.е. методов, которые не приводят к разрушению отдельных элементов и конструкции в целом.

При обследовании широко применяются методы инженерной геодезии, с помощью которых измеряются осадки зданий и сооружений, сдвиговые деформации грунта, параметры трещин и деформационных швов, прогибы и др. В последнее время эффективно развиваются методы лазерной интерференции.

Аналогичные методы используются при контроле качества изготовления элементов строительных конструкций и их монтажа на строительных площадках.

Обследование строительных конструкций, зданий и сооружений содержит в себе методы контроля качества изготовления и монтажа элементов строительных конструкций, обеспечивающие соответствие объекта проектным значениям и отображение действительной работы систем.

Материалы, применяемые для приготовления бетонов, должны удовлетворять требованиям ГОСТов на эти материалы и обеспечивать получение бетонов требуемых классов по прочности и марок по морозостойкости и водопроницаемости.

Изучение состояния монтируемой или эксплуатируемой кон­струкции при работе в реальных условиях обеспечивается теми же методами, что и при контроле качества их изготовления. Однако зачастую возникает ситуация, когда для эксплуатируемого объекта отсутствует проектная и рабочая документация, тогда ее восстановление связано с изучением реальных условий работы системы. К подобной ситуации относится и тот случай, когда необходимо определить работоспособность системы с учетом отклонения ее параметров от проектных.

Повышенные требования предъявляются к методам обследований при анализе Причин аварий в результате повреждений конструкций в процессе монтажа и эксплуатации, а также катастроф - аварий, повлекших за собой человеческие жертвы. Проводимые обследования позволяют выявить наиболее характерные дефекты и разработать рекомендации по уточнению методов расчета тех или иных конструкций, совершенствованию конструктивных схем, технологии изготовления и монтажа строительных конструкций.

В современном строительстве широко применяются железобетонные, металлические и деревянные конструкции. С каждым годом разрабатываются и осваиваются все более совершенные, в том числе предварительно напряженные железобетонные и металлические конструкции, большеразмерные железобетонные конструкции (фермы пролетом до 50 м, колонны высотой до 25 м, балки покрытий пролетом до 24 м, подкрановые балки пролетом 12 ми др.).

Распространение таких конструкций стало возможным и экономически целесообразным главным образом в связи с повышением прочностных характеристик бетонов и сталей, а также благодаря появлению новых конструктивных решений.

Лабораторные испытания и практика применения таких конструкций показали их надежность и простоту изготовления. Однако несущую способность крупноразмерных конструкций необходимо тщательно проверять, так как в производственных условиях не исключена возможность отдельных нарушений технических условий и проектных указаний. Поэтому наряду с испытанием большинства внедряемых крупноразмерных конструкций в лабораторных условиях, на макетах или полигонах почти во всех случаях один или несколько образцов таких конструкций должны быть испытаны в тех условиях, в которых намечено их массовое изготовление. Только после испытания конструкции статической нагрузкой можно судить о ее фактической прочности, деформативности, трещиностойкости. Надежность анкерных устройств в предварительно напряженных конструкциях, прочность сжатых и растянутых стыков при блочной сборке конструкций, прочность узлов при концентрации в них местных напряжений могут быть установлены только при испытаниях натурных фрагментов.

Общая проверка качества работ (например, правильность и точность сборки арматуры, плотность укладки бетона в конструкцию, прочность материалов, входящих в элемент здания) может быть выполнена также лишь на основе испытаний.

Необходимо отметить, что при испытании конструкций, зданий и сооружений не подменяют другие способы контроля качества работ, например испытания контрольных кубов, призм, образцов арматуры, составление актов на скрытые работы.

Все эти способы контроля сохраняют свое самостоятельное значение и должны выполняться со всей тщательностью, несмотря на последующее испытание конструкции в целом.

Можно сформулировать три основные задачи, которые решаются с помощью методов и средств испытания строительных конструкций зданий или сооружений:

первая - определение теплофизических, структурных, прочностных и деформативных свойств конструкционных материалов и выявление характера внешних воздействий, передаваемых на конструкции;

вторая - сопоставление расчетных схем строительных конструкций, действующих усилий и перемещений с аналогичными параметрами, возникающими в реальной конструкции;

третья — идентификация расчетных моделей, которая получила развитие в последние годы; Эта задача связана о синтезом расчетных схем, который следует из анализа результатов проведенных исследований. Теоретически решение этой задачи невозможно без применения кибернетики.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Влажностный режим ограждений. Основными источниками появления влажности в ограждающих конструкциях являются: гигроскопическая влага, возникающая вследствие поглощения материаломограждения влаги из воздуха, и конденсационная влага, выпадающая из воздуха на внутренней поверхности ограждения или в его толще.

Воздух всегда содержит некоторое количество водяных паров. Количество влаги в г/м³ называется абсолютной (фактической) влажностью воздуха g.Абсолютная влажность при неизменной температуре не может превышать некоторого предела насыщения (насыщающего количества) g₀ который тем больше, чем выше температура воздуха.

Процентное отношение фактической влажности к насыщающему количеству при той же температуре называют относительной влажностью воздуха φ:

φ=φ/φ₀ х 100%

Нормальной считается относительная влажность от 30 до 60 %. При повышений температуры воздуха его относительная влажность уменьшается; при понижении температуры она будет возрастать и достигнет 100%, когда абсолютная влажность станет насыщающей. Соответствующая этому моменту температура воздуха называется точкой росы: При дальнейшем охлаждении воз­духа избыток влаги будет выделяться в виде конденсата.

Отсутствие конденсации водяных паров на внутренней поверхности еще не гарантирует ограждение от увлажнения, так как конденсат может образоваться в его толще. Практические наблюдения показывают, что при однородных материалах ограждения и нормальной температуре и влажности воздуха помещения конденсат внутри ограждения обычно не образуется, так как вслед­ствие диффузии между внутренним и наружным воздухом влажность воздуха внутри ограждения значительно ниже, чем внутри помещения. Относительная влажность наружного воздуха в зимнее время, как правило, значительно ниже, чем в помещениях.

При высокой температуре и влажности помещений также возможно появление конденсата - в этом случае необходимо с внутренней стороны ограждения предусматривать пароизоляционный слой (например, в банях и прачечных). В многослойных ограждениях более плотные паронепроницаемые слои целесообразно располагать с внутренней стороны, а более пористые - с наружной. Однако это иногда противоречит требованиям долговечности, что необходимо учитывать. При расположении пористых слоев изнутри также необходим пароизоляционный слой.

Определение параметров звукоизоляции ограждающих конструкций. Вредное влияние шума на нервную систему человека общеизвестно. Поэтому борьбе сшумом, в частности вопросам звукоизоляции, придается в настоящее время большое значение.

Звукоизоляция помещений достигается различными путями:

- соответствующей планировкой, при которой помещения с источником шума удалены от помещений, где требуется тишина;

- надлежащим размещением инженерного, санитарно-технического оборудования (лифтов, вентиляторов, насосов, санитарных приборов и т.п.) и мероприятиям по снижению шума, возникающего от этого оборудования;

- достаточным звукоизолирующими качествами ограждающих конструкций помещения.

Известно, что звук - это волновое колебание упругой среды. Высота звука зависит от частоты колебаний. Практический интерес для прикладной акустики имеют в основном колебания от 100 до 3200 Гц; речь, музыка, шумы имеют частоту именно в этом диапазоне.

Звуковая волна обладает энергией, которая определяет интенсивность или силу звука, измеряемую в эрг/с•см²). Минимальная сила звука, воспринимаемая ухом человека, называется порогом слышимости, а максимальная, воспринимаемая уже как боль, - болевым порогом. Сила звука из порога слышимости (при частоте 1000 Гц) равна 10^-3, а у болевого порога — около 10⁴ эрг/(с•см²). Таким образом, силы этих звуков различаются в 10⁷ раз.

Чтобы не оперировать с такими большими числами, в акустике пользуются логарифмическим масштабом. Для этого вводится понятие уровня силы звука. Он выражается десятичным логарифмом отношения силы данного звука к силе звука на пороге слышимости и обозначается L. Для измерения уровня силы звука установлена особая единица бел (б); 1 бел =10 децибелам (дБ).

Обозначая силу данного звука буквой I, а силу звука на пороге слышимости I ₀, будем иметь:

При распространении звука в упругой среде вследствие колебательных движений частиц возникает так называемое звуковое давление Р, измеряемое в дин/см². Сила звука пропорциональна квадрату звукового давления

Исходя из этого преобразуем формулу (3.3):

Это выражение носит название уровня звукового давления и также измеряется в дБ.

При решении вопросов звукоизоляции различают звуки воздушные и ударные.

Воздушный звук проникает в помещение через неплотности в ограждении (основной путь) вследствие колебаний ограждения как мембраны и непосредственно через материал ограждения (второстепенный путь). Поэтому средствами борьбы с воздушным звуком являются:

- тщательная заделка неплотностей (последние образуются, главным образом, в местах примыкания перегородок и перекрытий к стенам);

- устранение мембранных колебаний, достигаемое увеличением массивности, т.е. веса ограждения, что неэкономично;

- чередование слоев с резко различной звукопроницаемостью.

Ударный звук проникает в ограждение в виде звуковых волн. Для звукоизоляции от ударного шума применяют упругие прокладки, чередуют в конструкции перекрытия материалы разной плотности и звукопроницаемости, а также выполняют раздельные конструкции пола и потолка.

Звукоизолирующая способность ограждения также измеряется в дБ. Звукоизолирующая способность не является величиной постоянной, она изменяется в зависимости от высоты звука, т.е. от частоты звуковых колебаний.

Поэтому звукоизолирующие свойства ограждающих конструкций наиболее надежно определяются опытным путем. На основании опытов, проводимых при частотах в диапазоне от 100 до 3200 Гц, для общепринятых конструкций составлены частотные характеристики звукоизолирующей способности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ ЗДАНИЙ

Хорошая освещенность рабочих мест уменьшает утомляемость зрения, повышает производительность труда, способствует снижению травматизма и опрятному содержанию помещения.

Качество освещенности характеризуется интенсивностью, которая должна быть не ниже нормативной, и равномерностью, т.е. отсутствием резких бликов и теней.

За единицу освещенности принимают люкс (лк), т.е. освещенность поверхности в 1 м² равномерно распределенным световым потоком в 1 люмен (лм).

Искусственная освещенность ввиду постоянной мощности источников света измеряется и нормируется в люксах.

Источником дневного света является небосвод, яркость которого непрерывно меняется, так как зависит от положения Солнца, степени облачности и чистоты воздуха. Поэтому нормировать и проектировать дневную освещенность в люксах нельзя, и ее выражают с помощью коэффициента естественной освещенности (к.е.о.).

Коэффициент естественной освещенности е какой-либо точки внутри помещения представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности Е_В этой точки к одновременной освещенности Е_Н наружной горизонтальной плоскости, освещаемой рассеянным светом всего небосвода при неравномерной яркости неба:

Значение к.е.о. в какой-либо точке Л/помещения в общем слу­чае определяется по формуле

е = е_н + е₀ + е_з + е_п, (3.7)

где е_н — к.е.о., создаваемый прямым рассеянным светом от участка неба, видимого из точки М через проемы, с учетом светопотерь при проходе светового потока через остекленный проем;

е₀ — к.е.о., создаваемый отраженным светом от внутренних поверхностей помещений (потолков, стен, пола);

е₃ — к.е.о., создаваемый отраженным светом от противостоящих зданий (если они имеются);

е_п — к.е.о., создаваемый в помещении (со светлой окраской потолка, светом, отраженным от поверхности примыкающей к зданию территории).

При определении необходимой освещенности внутри помещения допускается пользоваться выражением

Е=Е„кτ_оq, (3.8)

где Е_н — наружная освещенность, лк;

к - коэффициент меньше 1, зависящий от размеров световых проемов и их положения относительно данной точки и небосвода;

τ₀ - общий коэффициент светопропускания проема (<1), который учитывает затемнение световых проемов элементами заполнения, поглощения света стеклами, степень их загрязнения пылью и копотью и т.д.;

q -коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба по направлению от горизонта к зениту.

Численные значения всех коэффициентов, входящих в приведенные выше формулы, определены опытным путем и даны в СНиП 23-05-95 [5].

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НЕОБХОДИМОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ОГРАЖДЕНИЙ

К ограждающим элементам здания в теплотехническом отношении предъявляются следующие требования:

- оказывать сопротивление прохождению через них тепла;

- не иметь на внутренней поверхности температуры, значительно отличающейся от температуры воздуха помещения с тем, чтобы вблизи ограждения не ощущалось холода, а на поверхности не образовывался конденсат;

- обладать достаточной тепловой инерцией (теплоустойчивостью), чтобы колебания наружной и внутренней температур возможно меньше отражались на колебаниях температуры внутренней поверхности;

- сохранять нормальный влажностный режим, так как увлаж­нение ограждения снижает его теплоизоляционные свойства.

Для выполнения этих требований при проектировании ограж­дений пользуются СНиП 23-02-2003 [6].

Поиск по сайту: