Расчет надежности строительных конструкций зданий и сооружений
Задача 1
Требуется определить техническое состояние строительных конструкций промышленного одноэтажного здания.
Здание имеет следующие характеристики:
Фундаменты под колонны столбчатые железобетонные, стены кирпичные, опираются на фундаментные блоки, колонны железобетонные, покрытие в виде стальных ферм с железобетонными сборными плитами, подкрановые балки стальные.
Коэффициенты значимости принимаются для: фундаментов α1 = 3, стен α2 = 3, колонн α3 = 8, ферм α4 = 7, плит α5 = 2, балок α6 = 4
Общая поврежденность здания:
На основании визуального обследования здания установлены следующие величины повреждений различных несущих конструкций: (см. задание)
Пример решения задачи
Требуется определить техническое состояние строительных конструкций промышленного одноэтажного здания.
Здание имеет следующие характеристики:
фундаменты под колонны столбчатые железобетонные, стены кирпичные, опираются на фундаментные блоки, колонны железобетонные, покрытие в виде стальных ферм с железобетонными сборными плитами, подкрановые балки стальные.
На основании визуального обследования здания установлены следующие величины повреждений различных несущих конструкций:
- железобетонные фундаменты (на основании вскрытия фундаментов в шурфах) - следы коррозии распределительной арматуры, категория состояния 2 (табл. 3), поврежденность ε1 = 0,05 (табл. 1);
- кирпичные стены - вертикальные трещины в пилястрах по концам опор ферм, пересекающие до 3-х рядов кладки, категория состояния 4 (табл. 4), ε2 = 0,25;
- железобетонные колонны - продольные трещины в бетоне вдоль рабочей арматуры с коррозией арматуры до 10 % сечения, категория состояния 3 (табл. 3), ε3 = 0,15;
- стальные фермы покрытия - местами пластинчатая ржавчина на стержнях фермы с коррозией до 10 % сечения, категория состояния 3 (табл. 2), ε4 = 0,15;
- железобетонные плиты покрытия - продольные трещины от коррозии вдоль рабочей арматуры, категория состояния 3 (табл. 3) и в отдельных плитах снижение прочности бетона до 30 %, категория состояния 4 (табл. 3), ε5 = 0,25;
- стальные подкрановые балки - разрушение антикоррозионного покрытия, категория состояния 2 (табл. 2), ε6 = 0,05.
Определим техническое состояние здания в целом с учетом значимости отдельных конструкций по формуле (1).
См. задание горизонт лист
Задача 2
Требуется определить техническое состояние многоэтажного железобетонного промышленного здания по данным визуального экспресс-обследования.
На основании обследования выявлены следующие повреждения конструкций: (см. задание)
Пример решения задачи
Требуется определить техническое состояние многоэтажного железобетонного промышленного здания по данным визуального экспресс-обследования.
На основании обследования выявлены следующие повреждения конструкций: (см. задание)
- выветривание раствора кирпичной кладки стен, разрушение кирпичной кладки несущих стен в местах карнизов и водосточных труб на глубину до 12 см (пол кирпича), что при толщине 52 см составляет 12/51х100%=23%, в отдельных плитах перекрытий нормальные трещины с шириной раскрытия в растянутой зоне до 0,3 мм.
Определяем по табл. 7 прилож. категорию состояния конструкций:
- выветривание кладки стен соответствует 2 категории состояния. Однако для отдельных участков стен в местах карнизов и водосточных труб с разрушением кладки 23% толщины стены категория состояния соответствует 4 категории;
- железобетонные плиты, имеющие трещины 0,3 мм, имеют 2 категорию состояния.
По максимальному повреждению на основании табл. 7 техническое состояние здания по надежности относится к 4 категории (неудовлетворительное). Для продолжения эксплуатации здания требуется провести ремонт по устранению разрушенной кладки.
См. задание горизонт лист
Задача 3
Требуется определить техническое состояние железобетонной эстакады под технологические трубопроводы.
Эстакада выполнена из типовых железобетонных конструкций: пролетное строение пролетом 12м, опоры с шагом 12м, траверсы с шагом 4 м.
По данным визуального обследования характерного участка эстакады различные ее несущие конструкции имели следующие величины повреждений:
-максимальная величина повреждений траверс ε1= (см.задание)
-максимальная величина повреждения пролетного строения ε2=(см.задание)
-максимальная величина повреждения опор ε3=(см.задание)
Коэффициенты значимости α1=(см.задание) для траверс, α2=(см.задание), для пролетных строений, α3=6 для опор.
Пример решения задачи
Требуется определить техническое состояние железобетонной эстакады под технологические трубопроводы.
Эстакада выполнена из типовых железобетонных конструкций: пролетное строение пролетом 12м, опоры с шагом 12м, траверсы с шагом 4 м.
По данным визуального обследования характерного участка эстакады различные ее несущие конструкции имели следующие величины повреждений:
-максимальная величина повреждений траверс ε1=0,25
-максимальная величина повреждения пролетного строения ε2=0,15
-максимальная величина повреждения опор ε3=0,15
Определим техническое состояние всей эстакады с учетом значимости отдельных конструкций.
Коэффициенты значимости α1=1 для траверс, α2=3 для пролетных строений, α3=6 для опор.
По формуле (1) находим величину поврежденности сооружения:
Таблица вариантов
| № варианта | траверсы | пролетное строение | опоры | |||
| ε1 | α1 | ε2 | α2 | ε3 | α3 | |
| 0,35 | 0,15 | 0,25 | ||||
| 0,15 | 0,15 | 0,15 | ||||
| 0,05 | 0,25 | 0,05 | ||||
| 0,15 | 0,35 | 0,05 | ||||
| 0,25 | 0,05 | 0,25 | ||||
| 0,35 | 0,25 | 0,15 | ||||
| 0,25 | 0,15 | 0,15 | ||||
| 0,15 | 0,25 | 0,25 | ||||
| 0,05 | 0,05 | 0,35 | ||||
| 0,05 | 0,25 | 0,05 | ||||
| 0,25 | 0,15 | 0,25 | ||||
| 0,15 | 0,35 | 0,15 | ||||
| 0,15 | 0,15 | 0,25 | ||||
| 0,25 | 0,35 | 0,05 | ||||
| 0,35 | 0,15 | 0,25 | ||||
| 0,05 | 0,05 | 0,15 | ||||
| 0,25 | 0,15 | 0,35 | ||||
| 0,15 | 0,25 | 0,15 | ||||
| 0,25 | 0,35 | 0,05 | ||||
| 0,05 | 0,15 | 0,25 | ||||
| 0,05 | 0,25 | 0,15 | ||||
| 0,25 | 0,15 | 0,25 | ||||
| 0,15 | 0,05 | 0,05 | ||||
| 0,35 | 0,05 | 0,25 | ||||
| 0,15 | 0,25 | 0,15 |
Задача 4
Требуется определить время капитального ремонта основных строительных конструкций эстакады под технологические трубопроводы.
На основании натурных обследований по внешним признакам повреждений установлена величина поврежденности железобетонных опор ε0=(см.задание), стальных пролетных строений εn= (см.задание).
Срок эксплуатации на момент обследования tф= 10 лет
Пример решения задачи
Требуется определить время капитального ремонта основных строительных конструкций эстакады под технологические трубопроводы.
На основании натурных обследований по внешним признакам повреждений установлена величина поврежденности железобетонных опор ε0=0,12, стальных пролетных строений εn=0,14
Относительная надежность конструкций опор и пролетных строений определяем по формуле (2)
y0 = 1-e0 = 1-0,12 = 0,88
yп = 1-eп = 1-0,14 = 0,86
По формуле (4) определяем постоянные износа опор и пролетных строений при сроке эксплуатации на момент обследования tф= 10 лет
По формуле (5) определяем сроки капитального ремонта конструкций опор и пролетных строений с начала эксплуатации что говорит о необходимости проведения капитального ремонта в ближайшее к моменту обследования время.
лет
лет
Что говорит о необходимости капитального ремонта в ближайшее к моменту обследования время.
Таблица вариантов
| № варианта | железобетонные опоры | стальные пролетные строений |
| ε0 | εп | |
| 0,15 | 0,35 | |
| 0,12 | 0,15 | |
| 0,15 | 0,14 | |
| 0,25 | 0,15 | |
| 0,35 | 0,25 | |
| 0,15 | 0,35 | |
| 0,25 | 0,25 | |
| 0,15 | 0,15 | |
| 0,13 | 0,14 | |
| 0,15 | 0,16 | |
| 0,25 | 0,25 | |
| 0,12 | 0,15 | |
| 0,13 | 0,15 | |
| 0,15 | 0,35 | |
| 0,25 | 0,15 | |
| 0,35 | 0,12 | |
| 0,15 | 0,25 | |
| 0,25 | 0,15 | |
| 0,16 | 0,35 | |
| 0,25 | 0,25 | |
| 0,15 | 0,13 | |
| 0,35 | 0,15 | |
| 0,25 | 0,14 | |
| 0,05 | 0,18 | |
| 0,15 | 0,25 |
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Задача 5
Требуется определить техническое состояние и определить проведения ремонта железобетонного аэротенка по данным визуального обследования.
На основании обследования выявлены следующие повреждения конструкций: (см. задание)
Таблица вариантов
| № варианта | повреждение конструкций: |
| Следы увлажнения бетона. | |
| Трещины в швах между сборными плитами перекрытий шириной до 2 мм. | |
| Образование трещин в растянутой зоне изгибаемых элементов с раскрытием до 0,3 мм. | |
| В железобетонных конструкциях имеются отдельные волосяные трещины с шириной раскрытия не более 0,1 мм. | |
| Выпадение раствора в швах между плитами перекрытия. | |
| Образование трещин в растянутой зоне изгибаемых элементов до 0,5 мм. | |
| Следы коррозии распределительной арматуры. | |
| Образование продольных трещин вдоль рабочей арматуры из-за коррозии. | |
| Снижение прочности бетона до 30 %. | |
| Трещин изгибаемых элементов в растянутой зоне до 1 мм. | |
| Отслоение защитного слоя железобетонных конструкций с уменьшением сечения арматуры до 15 % из-за коррозии. | |
| Прогибы элементов до 1/80 пролета. | |
| Уменьшение сечения арматуры из-за коррозии более 15%. | |
| Ширина раскрытия трещин изгибаемых элементов в растянутой зоне более 1 мм. | |
| Заниженная площадь опирания плит покрытия и перекрытия (менее 5 см). | |
| Разрыв арматуры в растянутой зоне и хомутов в зоне наклонной трещины. | |
| Прогибы изгибаемых элементов до 1/80 пролета. | |
| Выпучивание арматуры в сжатой зоне колонн | |
| Сквозные наклонные трещины в сжатых элементах. | |
| Раздробление бетона сжатой зоны. | |
| Снижение прочности бетона более 30 %. | |
| Пластинчатая ржавчина с уменьшением сечения элементов до 10 % сечения из-за коррозии. | |
| В кирпичной кладке в отдельных кирпичах имеются трещины, не пересекающие растворные швы. | |
| В кирпичной кладке трещины, пересекающие не более 4-х рядов кладки. | |
| Наклоны и выпучивание стен и фундаментов не более чем на 1/5 их толщины |
Задача 6
Требуется определить техническое состояние крупнопанельного жилого дома по данным визуального обследования.
В ходе обследования были выявлены следующие повреждения:
- в отдельных местах отслоение облицовки цоколя и фактурного слоя панелей стен, выветривание раствора швов панелей стен, трещины в перегородках до 10 мм в местах сопряжения с потолками и стенами, трещины в швах до 1 мм между плитами перекрытий.
Коэффициенты значимости α1=2 для цоколя и панелей стен, α2=3 для стыков панелей, α3=6 для перегородок с трещинами, α4=5 для плит перекрытий.
Таблица вариантов
| № варианта | Категория состояния | |||
| для цоколя и панелей стен | для стыков панелей | для перегородок с трещинами | для плит перекрытий. | |
ПРИЛОЖЕНИЕ
КАТЕГОРИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Таблица 1
| Категория технического состояния | Описание технического состояния | Относительная надежность y = γ/γ0 | Поврежденность ε =1 - y | Стоимость ремонта С, % |
| Нормальное исправное состояние. Отсутствуют видимые повреждения. Выполняются все требования действующих норм и проектной документации. Необходимости в ремонтных работах нет. | ||||
| Удовлетворительное работоспособное состояние. Несущая способность конструкций обеспечена, требования норм по предельным состояниям II группы и долговечности могут быть нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется устройство антикоррозийного покрытия, устранение мелких повреждений. | 0,95 | 0,05 | 0-11 | |
| Не совсем удовлетворительное, ограниченно работоспособное состояние Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности. Для продолжения нормальной эксплуатации требуется ремонт по устранению поврежденных конструкций. | 0,85 | 0,15 | 12-36 | |
| Неудовлетворительное, (неработоспособное) состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности к эксплуатации конструкций. Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение действующих нагрузок. Эксплуатация возможна только после ремонта и усиления. | 0,75 | 0,25 | 37-90 | |
| Аварийное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о возможности обрушения конструкций. Требуется немедленная разгрузка конструкции и устройство временных креплений, стоек, подпорок, ограждений опасной зоны. Ремонт в основном проводится с заменой аварийных конструкций. | 0,65 | 0,35 | 91-130 |