Особенности определения системы армирования и выполнения поверочных расчетов железобетонных конструкций при обследовании зданий и сооружений

Сегодня одной из наиболее частных причин проведения локальных обследований несущих строительных конструкций является увеличение эксплуатационных нагрузок и воздействий в связи предполагаемым размещением на перекрытии нового оборудования. Основными критериями оценки возможности и допустимости увеличения эксплуатационных нагрузок на конструкции является оценка их действительного технического состояния и определение их фактической несущей способности. При этом, говоря о двух однотипных изгибаемых железобетонных элементах перекрытия (например, о двух сборных железобетонных многопустотных плитах одного типоразмера) без дефектов и повреждений, следует понимать, что возможная разница в их несущей способности определяется в данном случае такими параметрами системы армирования растянутой зоны элементов как диаметр и класс арматурных стержней, толщина защитного слоя бетона. В этой связи проверка и определение системы армирования (ПОСА) железобетонных конструкций при проведении технических обследований зданий и сооружений для последующего корректного выполнения поверочных расчетов конструкций является актуальной и, как мы узнаем из дальнейшего рассмотрения статьи, весьма непростой задачей.

В соответствии с ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» ПОСА для ЖБК следует проводить по СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». В качестве основных методов ПОСА в СП 13-102-2003 рассматриваются:

- магнитный метод по ГОСТ 22904;

- радиационный метод по ГОСТ 17625 (применяемый в случаях необходимости);

- контрольное вскрытие бетона на исследуемых участках конструкций.

Магнитный метод реализован, например, в таких отечественных приборах как ИПА-МГ4 и ПОИСК различных модификаций, которые нашли широкое применение в практике технических обследований зданий и сооружений. С учетом имеющихся граничных условий работы и погрешностей данные приборы зачастую применяются только с целью определения положения арматурных стержней для сокращения объемов вскрытия строительных конструкций.

Радиационный метод, как уже было отмечено выше, в практике инженерных обследований железобетонных конструкций применяется сравнительно редко, поэтому нами подробно не рассматривается.

Как показывает практика, наиболее точным и часто применяемым методом ПОСА является контрольное вскрытие бетона конструкции с обнажением арматуры для непосредственного замера ее диаметра и толщины защитного слоя бетона, оценки класса арматуры по рисунку профиля и определения остаточного сечения коррозионно-поврежденных стержней. В случае принципиальной возможности следует прибегать именно к этому методу, предварительно определив положение арматуры при помощи магнитного метода.

Значительно сложнее обстоит вопрос с определением фактической прочности арматуры (ее расчетного значения) для корректного проведения поверочных расчетов и определения несущей способности конструкций. В СП 13-102-2003 отмечено, что для определения фактической прочности арматуры из конструкции, где это возможно без ее ослабления, следует вырезать образцы (не менее трех стержней одного диаметра и одного профиля из однотипных конструкций) и испытывать по ГОСТ 12004. При этом определение прочности арматуры в лабораторных условиях сопряжено как с большой трудоемкостью и финансовыми затратами, так и с безусловным ослаблением элементов конструкций. Поэтому данный метод, реализуемый, по сути, только для ненапряженных участков монолитных железобетонных конструкций с унифицированным фоновым армированием, находит применение в исключительных случаях для эксплуатируемых зданий и сооружений, а также применим при расследовании причин аварий полностью или частично разрушенных ЖБК.

В этой связи в подавляющем большинстве случаев обследователи прибегают к допускаемому СП 13-102-2003 ориентировочному определению прочности арматуры по рисунку профиля стержней после вскрытия защитного слоя бетона конструкции (не менее пяти участков для стержней одного диаметра и одного профиля в группе однотипных конструкций). При этом здесь необходимо понимать, что арматурные стали одной марки или класса имели в действовавших в разные годы нормативных документах разные величины нормативных и расчетных сопротивлений. Поэтому при обследовании наряду с оценкой текущего технического состояния здания или сооружения необходимо определять годы его проектирования и постройки. Большое, зачастую определяющее значение здесь играет также наличие (отсутствие) проектной документации на объект. Так, например, для построенных после 1986 года зданий и сооружений при наличии проектной документации расчетное значение сопротивления арматуры A-III (А400) определяется по СНиП 2.03.01 (вероятно, имеется ввиду п. 2.27, таблица 22) и составляет 355 МПа для стержней диаметрами 6 и 8 мм, 365 МПа – для стержней диаметром 10…40 мм. Для аналогичного здания при отсутствии проектной документации расчетное значение сопротивления арматуры A-III (А400) для стержней всех диаметров следует определять в соответствии с п. 6.21 СНиП 2.03.01 (295 МПа) или по таблице В.2 приложения В СП 13-102-2003 (данные отсутствуют!). Такая разница в значениях расчетного сопротивления объясняется, на наш взгляд, тем, что для изготовления конструкций теоретически мог использоваться «старый» прокат с пониженными физико-механическими свойствами.

В настоящее время при обследовании ЖБК инженеры должны учитывать требования раздела 12 СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», в котором приведены основные положения по восстановлению и усилению железобетонных конструкций. В п. 12.3.5 отмечено, что расчетные значения характеристик арматуры следует принимать по таблице 6.14 СП 63.13330.2012 в зависимости от класса арматуры, указанного в проекте, или условного класса арматуры, определяемого по данным испытаний отобранных из обследуемых конструкций образцов арматуры. При отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается класс арматуры устанавливать по виду профиля арматуры, а расчетные сопротивления принимать на 20% ниже соответствующих значений действующих нормативных документов, отвечающих данному классу. Так как в п. 12.3.5 не идет речь о времени проектирования и строительства объекта, для рассмотренного нами случая (здание построено после 1986 года, проектная документация отсутствует) расчетное значение сопротивления арматуры А-III (А400) для стержней всех диаметров следует определять в соответствии с п. 6.2.8 (таблица 6.14) СП 63.13330.2012, уменьшая соответствующее классу А400 значение на 20% (350 МПа *0,8 = 280 МПа). Таким образом, разница в расчетных значениях сопротивления для арматуры класса А-III (А400) по СНиП 2.03.01 и СП 63.13330.2012 составляет около 5%. Для железобетонных конструкций с коррозионными повреждениями арматуры выявленная разница в расчетных сопротивлениях может играть определенное значение при выполнении поверочных расчетов и оценке категории технического состояния.

Отмеченные выше сложности, возникающие при определении системы армирования и выполнении поверочных расчетов железобетонных конструкций, требуют совершенствования нормативной базы в области обследования, а также разработки и внедрения в практику технических обследований перспективных методов и приборов определения параметров армирования конструкций (преимущественно неразрушающих).

Top