Є В Клименко, В В Погрібний, О О Довженко - Деформований та технічний стан несучих конструкцій стадіону - страница 1

Страницы:
1 

Коммунальное хозяйство городов

УДК 624.012.35.044

Є.В.КЛИМЕНКО, В.В.ПОГРІБНИЙ, О.О.ДОВЖЕНКО, кандидати техн. наук

Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка

ДЕФОРМОВАНИЙ ТА ТЕХНІЧНИЙ СТАН НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ СТАДІОНУ „ВОРСКЛА" В М.ПОЛТАВІ

Описані особливості експлуатації несучих залізобетонних конструкцій східної трибуни стадіону. Наведені результати тензометричного контролю деформацій ригелів та їх затяжок. На основі аналізу отриманих даних проведена оцінка технічного стану та експлуатаційної придатності несучих конструкцій.

Нормальна надійна експлуатація будівель та споруд протягом пе­вного часу є однією з найактуальніших задач. Відомо [1], що вартість основних фондів України становить майже 850 млрд. грн. (понад 20 річних бюджетів країни), а середня зношеність їх досягає 45% [1]. При такому ступеню зношеності постає нагальна потреба у визначенні дій­сного технічного стану залізобетонних конструкцій, прогнозуванню його зміни з часом на весь період подальшої експлуатації та визначен­ню ресурсу конструкцій в будь-який момент часу.

Значним кроком до розв'язання цієї проблеми є розроблення згі­дно з Постановою Кабінету Міністрів від 5 травня 1997 р. № 409 „Про забезпечення надійності і безпечної експлуатації будівель, споруд та інженерних мереж" „Нормативних документів з питань обстежень, паспортизації, безпечної та надійної експлуатації виробничих будівель і споруд" [2]. У документах викладені основні положення щодо визна­чення й оцінювання технічного стану будівельних конструкцій, у тому числі й залізобетонних.

Найбільш небезпечними, з точки зору наслідків можливих аварій, є будівлі та споруди, де спостерігається значне скупчення людей. До таких об' єктів слід віднести, в першу чергу видовищні будівлі та спо­руди, в тому числі і стадіони. Останні наряду з великими навантажен­нями, в тому числі і динамічними, зазнають значного агресивного впливу оточуючого середовища. Через усе це основними пошкоджен­нями залізобетонних конструкцій відкритих стадіонів є корозія арма­тури та бетону.

Оскільки робота з визначення і прогнозування технічного стану будівельних конструкцій та будівель і споруд у цілому проводиться на інтуїтивному рівні, як правило, з великими запасами (спеціалізована організація про всяк випадок зменшує термін до наступного обстежен­ня), то це призводить до невиправданих витрат. Виходячи з цього, роз­роблення методики оцінювання технічного стану конструкцій є актуа­льним завданням.

Проблема корозії та її впливу на технічний стан залізобетонних конструкцій на даний час не вирішена, а ті рекомендації, що приведені в нормативній літературі не дають можливості достовірно оцінити на-пружено-деформований стан пошкоджених залізобетонних конструк­цій.

Рекомендації щодо визначення технічного стану будівельних конструкцій наведені у нормативних документах [2]. Пропозиції щодо зменшення кількості технічних станів і формалізації процедури їх ви­значення, а також деякі пропозиції щодо прогнозування стану в проце­сі експлуатації наведені у роботі [4]. Одним з найбільш достовірних та надійних способів визначення несучої здатності конструкцій, а на цій підставі і їх технічного стану, є натурні випробування.

Метою даної роботи є створення основ методики визначення тех­нічного стану залізобетонних конструкцій та оцінювання можливості їх подальшої нормальної експлуатації на основі натурних випробу­вань.

При розробленні методики оцінювання технічного стану констру­кцій будемо розглядати не чотири, а три технічних стани конструкцій:

I - задовільний. Конструкції, які можуть бути віднесені до цього стану, відповідають вимогам розрахунків за I та II групою граничних станів;

II - непридатний до нормальної експлуатації. Конструкції, котрі мають цей технічний стан, не відповідають вимогам, що ставляться за II групою граничних станів, але відповідають вимогам міцності (вимо­гам за I групою граничних станів);

III - аварійний. Конструкції не відповідають вимогам як за II, так і за I групою граничних станів.

Такий підхід дає можливість формалізувати процес визначення технічного стану, зробити його розрахунковим, а значить, підвищити достовірність його оцінювання.

Стадіон „Ворскла" в м.Полтаві побудований в середині 70-х років минулого сторіччя та був розрахований на 30 тис. глядачів. У ході на­ступних реконструкцій ця цифра зменшилась приблизно до 24 тисяч. Спеціалісти Полтавського національного технічного університету, по­чинаючи з 1980 р., ведуть постійний моніторинг стану конструкцій.

У ході експлуатації стадіону „Ворскла" в Полтаві виникла потре­ба у захисті несучих конструкцій східної трибуни від дії атмосферної вологи. Тривале замочування залізобетонних конструкцій привело до руйнування захисного шару, корозії поздовжньої та поперечної арма­тури. З метою запобігання подальшого руйнівного впливу атмосферної вологи на плитах перекриття влаштований армований бетонний шар,який збільшив постійне навантаження на несучі конструкції, і тому ригелі несучих рам були підсилені шляхом встановлення металевих затяжок. Вказане обумовлює необхідність контролю деформованого стану підсилених ригелів та оцінки їх експлуатаційної придатності.

Конструкції стадіону - це залізобетонні збірні конструкції, які ви­готовляли безпосередньо на будівельному майданчику. Конструктивне рішення несучої системи східної трибуни стадіону наступне: Г-подібні плити сидінь (плити перекриття) обпираються через металеві столики на несучі рами; крок рам - 6 м, прольоти - 6 і 12 м; металеві затяжки встановлені з двох боків ригелів. Жорсткість несучої системи забезпе­чена защемленням стійок у фундаментах, залізобетонними розпірками та системою в' язів. Частина трибуни, що обстежувалася, має розміри в плані - 18х114 м. Під трибуною розташовано легкоатлетичний манеж.

Фахівцями науково-дослідної лабораторії з обстеження і реконст­рукції будівель та споруд Полтавського національного технічного уні­верситету ім. Юрія Кондратюка проведено тензометричний контроль деформованого стану ригелів та їх затяжок.

Тензорезистори базою 20 і 50 мм встановлювалися відповідно на арматурі затяжок та на бетоні ригелів. Розташування датчиків опору в зоні дії максимального згинаючого моменту та в зоні небезпечного похилого перерізу дозволяє отримати достатньо повну картину розпо­ділу деформацій. Тензорезистори розміщалися в стиснутій зоні (5 дат­чиків рівномірно по висоті стиснутої зони) і в зоні розтягу в середній частині 12-метрового прольоту та в стиснутій зоні на приопорних ді­лянках (рисунок, а). Датчики на арматурі затяжок встановлені по два на кожному з чотирьох елементів. Тензорезистори були наклеєні за спеціальною технологією.

Контролювався деформований стан 18 ригелів і їх затяжок. На кожному ригелі та затяжці встановлено 14 датчиків: 6 на бетоні та 8 на арматурі. Всього було наклеєно 252 датчика. Для врахування впливу температури, вологості та інших факторів на вільних від напружень поверхнях бетону та сталі також встановлювалися датчики опору від­повідної бази.

Розрахункова схема ригеля, розміри поперечного перерізу та його армування наведені на рисунку, б, в. Клас бетону ригеля визначався неруйнівними методами (молотком К.П.Кашкарова і ультразвуковим методом) і був рівним В40.

Тензометричний контроль проводився за допомогою автоматич­ного вимірювача деформацій для повних тензометричних мостів та напівмостів типу АИД-4. Одночасно вимірювалися деформації бетону ригелів і арматури затяжок.

400

в

Розташування тензорезисторів (а), розрахункова схема (б) і поперечний переріз (в) ригеля

Було проведено два цикли тензометричного контролю деформо­ваного стану ригелів і затяжок у ІІІ та ІУ кварталах 2003 р. Аналіз отриманих результатів засвідчує, що при дії постійного навантаження показники деформацій у часі практично не змінювалися.

Особливий інтерес мають результати зміни деформацій несучих конструкцій під час завантаження трибуни стадіону тимчасовим нава­нтаженням. Фіксація деформацій проводилася при заповненні трибунглядачами у день свята річниці визволення м.Полтави від німецько-фашистських загарбників.

У стиснутій зоні приріст деформацій бетону стиску змінювався від 5х10-5 (датчик поблизу нейтральної лінії) до 25><10-5 (датчик у крайнього стиснутого волокна), в зоні розтягу деформації бетону роз­тягу збільшилися на 2х10-5, а приріст деформації розтягу арматури затяжок досягав 10>10-5 при тимчасовому навантажені, яке складає 30% від величини повного навантаження.

Розподіл деформацій у стиснутій зоні вказує на пружну роботу ригелів. Про це свідчить також відсутність суттєвого приросту дефор­мацій при дії максимального навантаження протягом 2 год.

Максимальне збільшення прогинів ригелів склало 2,1 мм.

При визначенні технічного стану вважалося, що усі помилки про­ектування, дефекти, які виникли при виготовленні конструкцій, їх транспортуванні (в межах будівельного майданчика) та під час монта­жу впливають на початковий технічний стан та на початковий ресурс конструкції.

У ході подальшої експлуатації цей початковий ресурс зменшуєть­ся, а технічний стан знижується. Швидкість вичерпання ресурсу з пли­ном часу не однакова і залежить, як показали довготривалі спостере­ження за конструкціями стадіону як від оточуючого середовища, так і від якості експлуатації. Найбільшою швидкість корозії арматури і бе­тону спостерігалась в кінці 80- в першій половині 90-х років.

Проведені заміри діаметрів прокородованої арматури та прогно­зування зменшення її площі, показали, що залишковий ресурс на той час складав 3...4 роки. В результаті виконаних заходів щодо захисту конструкцій від замочування, а також зовнішнього армування най­більш пошкоджених ригелів східної трибуни дозволили збільшити несучу здатність та перевести конструкції в задовільний технічний стан. Однак, в ході експлуатації на протязі близько 10 років невизна-ченими виявились як напруження в самій затяжці, так і ступінь її включення в сприйняття розтягуючих зусиль в перерізі ригеля.

Проведені натурні випробування, аналіз отриманих даних щодо міцності та деформативності конструкцій ригелів та затяжок при тим­часовому навантажені та дії інших факторів [2] вказує на експлуата­ційну придатність несучих конструкцій східної трибуни [3].

Таким чином, запропонований підхід до визначення технічного стану залізобетонних конструкцій дає можливість точніше описати їх роботу та більш надійно експлуатувати будівлі та споруди.

У подальшому необхідно провести розширені експерименти з за­лізобетонними конструкціями при дії різних зовнішніх впливів длявиявлення характеру зниження їх несучої здатності та закону зміни залишкового ресурсу конструкцій і будівлі чи споруди в цілому та на основі проведених досліджень розробити методику визначення техніч­ного стану будівельних конструкцій, яка б була формалізованою, тобто технічний стан визначався за строгою нормованою методикою.

1. Кривошеєв П.І. Науково-технічні проблеми реконструкції будівель та споруд // Будівельні конструкції: Міжвід. наук.-техн. зб. Вип. 54. Всеукраїнська наук.-практ. конф. „Реконструкція будівель та споруд. Досвід та проблеми". -К., 2001. - С. 11-17.

2. Нормативні документи з питань обстежень, паспортизації, безпечної та надійної експлуатації виробничих будівель і споруд. - К.: Державний комітет будівництва, архі­тектури та житлової політики України, Держнаглядохоронпраці України, 1997. - 145 с.

3. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: ЦИТП Гос­строя СССР, 1989. - 80 с.

4. Клименко Є.В. Визначення технічного стану будівель та споруд // Будівельні конструкції: Міжвід. наук.-техн. зб. Вип. 54. Всеукраїнська наук.-практ. конф. „Реконст­рукція будівель та споруд. Досвід та проблеми". - К., 2001. - С. 301-305.

Отримано 23.02.2004

УДК 624.012

А.М.ПАВЛІКОВ, професор, Е.В.ДЯЧЕНКО

Полтавський національний технічний університет ім. Юрія Кондратюка

ВИЗНАЧЕННЯ КУТА НАХИЛУ НЕЙТРАЛЬНОЇ ЛІНІЇ В РОЗРАХУНКАХ МІЦНОСТІ ПРЯМОКУТНОГО ПЕРЕРІЗУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПРИ КОСОМУ ЗГИНАННІ У ВИПАДКУ ТРИКУТНОЇ ФОРМИ СТИСНУТОЇ ЗОНИ

У запропонованій роботі подано виведення формули кута нахилу нейтральної лінії в елементах прямокутного перерізу в їх розрахунках на міцність при косому згинанні у випадку трикутної форми стиснутої зони.

Значна частина залізобетонних конструкцій прямокутного профі­лю працює в умовах косого згинання, а тому вдосконалення методик розрахунку цих конструкцій є актуальною задачею. Незважаючи на численні дослідження, єдиної (що охоплює всі випадки перерізів, ар­мування, напруженого стану) досить простої і достовірної методики розрахунку несучої здатності залізобетонних елементів, що працюють на складні види завантажень немає.

Розрахунок залізобетонних елементів прямокутного перерізу, що зазнають косого згинання, нормативні джерела [1] рекомендують ви­конувати спрощено, приймаючи форму стиснутої зони трикутною або ж прямокутною залежно від виконання умови (40) [1]. При цьому чіт­ких вказівок щодо розмежування випадків розрахунку не наведено. Це призводить до неточностей при визначенні параметрів форми стисну-

Страницы:
1 


Похожие статьи

Є В Клименко, В В Погрібний, О О Довженко - Деформований та технічний стан несучих конструкцій стадіону