Методы испытания строительных конструкций зданий и сооружений

Выделяют несколько методов испытаний строительных конструкций. Испытания конструкций можно разделить по назначению, характеру внешних воздействий, видам испытаний и теоретической схеме. Рассмотрим каждый из методов более подробно.

По назначению испытания конструкций подразделяются на:

• испытания вновь построенных сооружений или изготовленных конструкций с целью проверки их соответствия проектным и нормативным требованиям в отношении несущей способности, жесткости, трещиностойкости и возможности приемки в эксплуатацию;
• испытания эксплуатируемых сооружений с целью выявления фактической несущей способности, жесткости и трещиностойкости для заключения о работоспособности или в связи с усилением;
• испытания строительных конструкций, связанные с научными исследованиями, которые являются, как правило, составной частью экспериментально-теоретических исследований;
• испытания опытных строительных конструкций перед внедрением их в массовое производство;
• испытания периодически отбираемых образцов конструкций, которые выпускаются на заводах в больших количествах, с целью проверки качества применяемых материалов и выполнения правил по изготовлению конструкций.

Имеются следующие виды испытаний конструкций:

• натурные испытания (выполняются в процессе строительства, после возведения и во время эксплуатации);
• испытания моделей. Этот вид занимает важное место при создании новых конструкций и сооружений;
• лабораторные испытания образцов материалов.

По теоретической схеме испытание конструкций можно подразделить на:

• линейные (растяжение, сжатие);
• плоские (изгиб);
• пространственные.

По характеру внешних воздействий испытания строительных конструкций различаются на:

• испытания статической нагрузкой;
• испытания динамической нагрузкой.

В первом случае конструкции загружаются неподвижными нагрузками в определенном порядке с нарастающим увеличением этих нагрузок.
Динамические испытания проводят при переменных или пульсирующих (вибрационных) нагрузках, создаваемых с помощью специальных вибромашин, перемещающихся грузов или ударных нагрузок.

При испытании строительных конструкций могут быть поставлены следующие задачи:

• определение несущей способности конструкции;
• определение напряженного состояния;
• определение действительных деформаций;
• изучение работы новой конструкции;
• установление влияния дефектов и отступлений от проекта на действительную работу сооружения;
• изучение работы существующей конструкции с целью выявления объемов усиления при реконструкции или ремонте;
• разработка методов расчета;
• установление расчетной схемы или скрытых резервов прочности.

Выполнение экспериментальных работ обычно поручается специальным лабораториям и станциям. Лишь несложные испытания выполняются силами строительных, эксплуатирующих или изготовляющих организаций. Испытаниями руководит подготовленный работник. Цели и задачи излагаются в техническом задании на проведение экспериментальных работ. В нем же указывается, сколько и каких конструкций испытывается, на что следует обратить особое внимание.

В состав подготовительных работ испытаний конструкций входят:

• отбор испытываемых конструкций и образцов при проведении технического обследования здания;
• изучение технической документации;
• освидетельствование конструкции перед испытаниями;
• составление рабочей программы и проекта испытаний;
• подготовка испытываемой конструкции, оборудования и приборов.

Отбор или изготовление испытываемых образцов выполняют при проверке качества серийно выпускаемых изделий или при испытаниях, проводимых в научных целях. Опытные конструкции обычно выполняются в трех экземплярах.
При проверке качества серийно выпускаемых изделий отбирается один образец из партии в 100 и более штук, но не менее двух, если в партию входит до 200 изделий (под партией понимается продукция, выпускаемая по единой технологии без длительного перерыва). Во время приемочных испытаний подвергается проверке элементы конструкции в количестве не менее 5% от их общего числа. При отборе не следует брать лучшие или худшие по внешнему виду образцы. Обычно выбирают образцы рядовые.
На отобранные или опытные конструкции составляется техническая документация, характеризующая примененные материалы, соблюдение технологии изготовления и соответствие проекту. Например, для железобетонной конструкции данные о составе бетона, прочность и деформативность арматуры, прочность кубиков и данные технической (проектной) и исполнительной документации.

Освидетельствование состоит в проверке размеров конструкций, сечений элементов и соединений, тщательном осмотре поверхности конструкции в целом с целью обнаружения дефектов.
Контрольными замерами проверяют общую геометрическую схему конструкции (длину, расчетный пролет, высоту, строительный подъем, наличие искривлений). Такие работы выполняют с помощью геодезических инструментов и данные сверяют с технической документацией.
При осмотре поверхностей выявляют раковины, сколы. Особое внимание обращают на узловые соединения, стыки. Дефекты зарисовываются в журнал и отмечаются на конструкции. Это позволяет при испытании про¬следить за дальнейшим их развитием.
Визуальный контроль производится с помощью подсобных принадлежностей: луп, линз, зеркал и перископов для осмотра скрытых мест в конструкции.
Если в этом есть необходимость, дефекты материала выявляют с помощью ультразвука, им же определяют прочность бетона.

Освидетельствование дает возможность установить наиболее слабые и сомнительные узлы, за которыми в процессе испытаний ведется особое наблюдение. В необходимых случаях назначаются места отбора проб (например, образцов бетона) для их испытания. Контрольные образцы изготовляются из заготовок, взятых из менее напряженных частей конструкции.
Результаты освидетельствования заносятся в ведомости дефектов, составляется акт освидетельствования, в котором фиксируются основные данные технической и технологической документации.

Программа испытаний конструкций - основной методический документ, в котором излагаются цели и методика испытаний, включая план и порядок их проведения, используемая аппаратура. Программа испытания конструкций зданий непременно должна включать:

• обмерные чертежи испытываемой конструкции с фактическими геометрическими размерами, жесткостными характеристиками, ведомостями дефектов и повреждений;
• результаты поверочного расчета конструкции на испытательные нагрузки с учетом фактических размеров элементов. При этом необходимо вычислить ожидаемые величины перемещений, усилий, моментов и деформаций в точках измерения, определить значение нагрузки, при которой меняется характер работы конструкции, величину разрушающей нагрузки;
• определение количества ступеней нагружения и разгрузки и величин приращения измеряемых при испытании параметров;
• установление сечений, узлов и конкретных точек, в которых будут выполняться измерения;
• определение требуемой точности измерения и подбор измерительной аппаратуры с необходимыми параметрами точности и диапазона.

В программе испытаний конструкций должны быть также предусмотрены мероприятия по технике безопасности, которые обязательно должны включать:

• инструкцию по проведению испытаний с четким распределением обязанностей членов бригады и их взаимодействия;
• план испытательного стенда с указанием размещения агрегатов, опасных зон, пульта управления;
• наличие и размещение страхующих устройств, предотвращающих обрушение испытываемой конструкции и падение грузов, устройств аварийного сброса нагрузки;
• нагружения и разгрузки, исключающие возможность травмирования персонала.

Программу испытаний строительных конструкций составляют для получения достоверных результатов испытаний, сравнимых с проектными данными, а также для использования единой методики в выполнении испытаний с тем, чтобы иметь возможность обобщения результатов испытаний конструкций, проведенных в разное время.