КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ БЕТОНА МОНОЛИТНОГО БЕЗБАЛОЧНОГО КАРКАСА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ü

ЭКСПЕРТ: ?тп № 5 EXPERT:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ^ THEORY AND PRACTICE

УДК 691.32 : 693.5 ЭО! 1)24411/2686-7818-2020-10043

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ БЕТОНА МОНОЛИТНОГО БЕЗБАЛОЧНОГО КАРКАСА

© 2020 В.А. Ерышев, С.М. Анпилов, В.Г. Мурашкин, Д.С. Тошин*

В настоящей работе представлена методика и результаты комплексной оценки прочностных свойств бетона в монолитных конструкциях колонн и плит перекрытий подвала, первого и второго этажей недостроенного здания жилого дома.

Ключевые слова: бетон, монолитное строительство, прочностные свойства бетона, монолитные конструкции, безбалочный каркас.

Характеристика объекта исследований. Жилой дом возводится по конструктивной схеме безригельного каркаса из монолитного бетона согласно проекта (рис. 1). Бетонирование конструкций выполнялось в том числе и в зимнее время при отрицательных температурах. Набор прочности бетона в конструкциях в зимнее время проходил при электропрогреве методом проводящего провода. Образцы - кубы отбирались не на строительной площадке, а на предприятии изготовителе бетонной смеси и хранились только в условиях естественного твердения при комнатной температуре, а не на строительной площадке. Статистический анализ результатов испытаний кубов на 28 сутки показал, что средняя прочность бетона составляет к28 =309 кг/см2. При фактическом коэффициенте вариации 11,4% прочность бетона соответствует условному классу В 23,5, что превышает проектный класс бетона по прочности В 22,5. Таким образом, состав бетонной смеси и технология ее приготовления позволяли гарантированно полу-

чать проектную марку М 300. Предварительная оценка прочности бетона в конструкциях показала, что она ниже проектной. Определение фактической прочности бетона в конструкциях и стала задачей настоящих исследований.

Объединение конструкций в партии (группы). Прочность бетона может оцениваться как для отдельной конструкции так и группы конструкций, которые могут объединяться в партии [см. подр. 1-2]. В состав партии включены монолитные конструкции, изготовленные на одном технологическом комплексе из бетонной смеси одного номинального состава по одной технологии, условий бетонирования в течении одних суток (ГОСТ 18105 86, п. 2.1). Допуская, что по срокам бетонирования конструкций применялась бетонная смесь разного номинального состава, проверялось условие объединения партий для определения коэффициента вариации за анализируемый период: колонн по каждому этажу или подвалу. Каждая плита перекрытия бетонировалась в течение

* Ерышев Валерий Алексеевич (expert763@mail.ru) - доктор технических наук, советник РА-АСН, профессор кафедры "Промышленное и гражданское строительство", Тольяттинский государственный университет (Тольятти, Россия); Анпилов Сергей Михайлович (anpilovsm@gmail.com) Заслуженный изобретатель РФ, Почётный строитель, доктор технических наук, советник РААСН, эксперт, АНО "Институт судебной строительно-технической экспертизы» (Тольятти, Россия); Мурашкин Василий Геннадьевич (expert763@mail.ru) кандидат технических наук, доцент, АНО "Институт судебной строительно-технической экспертизы» (Тольятти, Россия); Тошин Дмитрий Сергеевич - кандидат технических наук, доцент, кафедра "Промышленное и гражданское строительство", Тольяттинский государственный университет (Тольятти, Россия).

а)

Рис. 1. Общий вид жилого дома

одних суток и представлялась одной партией, средняя прочность бетона плиты определялась по средним значениям прочности на каждом участке. Колонны одного этажа бетонировались в течении 3-х или 4-х суток, конструкции одного дня бетонирования были объединены в партию. В число конструкций за анализируемый период (время бетонирования одного этажа, подвала) вошло четыре партии колонн жилого дома (рис. 2а).

Назначение участков и их количество. Количество и места расположения участков для определения прочности бетона нераз-рушающими методами назначалось из условия максимально напряженного состояния зон: в середине пролета, в зоне действия максимальных изгибающих моментов и в зоне сопряжения плиты и колонн (рис. 2б). Согласно требованиям ГОСТ 18105 86 (п. 2.6) для определения прочности бетона нераз-рушающими методами в монолитных конструкциях назначается следующее количество участков: для плоских конструкций один участок на 8 м2 площади, для линейных на 4 м длины. Согласно принятой программы один участок для плит перекрытий подвала, 1 го и

©© © © © Ф © @

б)

Рис. 2. Планы этажей:

а) объединение колонн в партии; б) расположение участков в плите перекрытия для определения прочности бетона неразрушающими методами

2 го этажей назначался в доступных местах с регулярной сеткой колонн 6Ч6 м как отдельной зоне на 4 м2, в колоннах два участка на

3 м длины. Прочность бетона неразрушающими методами определялась на верхней поверхности плит перекрытий. В колоннах участки располагались на двух противоположных гранях на высоте 1,06 м. При выборе участков испытаний учитывались требования стандартов о минимальной толщине конструкции в месте проведения испытаний, о минимальном расстоянии от места проведения испытаний до края конструкции, о расположении арматуры на участке испытаний. На каждом участке прочность бетона определялась по результатам трех испытаний склерометром, шести испытаний ультразвуком для плит перекрытий и пять испытаний склерометром, шесть испытаний при поверхностном прозвучивании и три при сквозном прозвучивании, которое относилось к двум участкам на колонне. Всего на каждом учас-

тке плиты проведено девять испытаний, на

щ

каждом участке колонны четырнадцать испытаний. В процессе проведения работы было выполнено 4956 испытаний.

Методика обработки результатов испытаний неразрушающими методами. Прочность бетона в конструкциях (колоннах и плитах перекрытий) жилого дома и гостиницы определялась по косвенным характеристикам: для ультразвукового метода по скорости прохождения ультразвука (V) при поверхностном и сквозном прозвучивании, для метода упругого отскока по величине отскока (Н) байка от поверхности бетона. Для каждого метода заводом изготовителем в приборе заложена градуировочная зависимость, устанавливающая связь между прочностью бетона и косвенными параметрами V или Н.

Корректировка градуировочных зависимостей выполнялась по ''эталонным'' методам: отрыву со скалыванием по приборам ПБЛР и ГПНВ5 (рис. 3а), а также по результатам испытания образцов кернов с1=74 мм, высверленных бурильной установкой сквозной проходкой плиты перекрытия. Высота образцов составляла И=19,5 мм. Всего было извлечено три образца. Методом поверхно-

стного прозвучивания определялась скорость ультразвука. Алмазным кругом отрезался стандартный образец высотой И=2С, где С диаметр образца, таким образом И=150 мм (ГОСТ 10180 90, п. 2).

Все три образца испытывались на сжатие на прессе до разрушения (рис. 3б). Согласно исходной градуировочной кривой при скоростях ультразвука в образцахцилиндрах прочность бетона должна составлять 232239 кг/см2, однако фактическая прочность по прессу 193,1 207 кг/см2. Поэтому значения прочности бетона по исходной градуировочной зависимости корректируется с коэффициентом Кс=0,81.

Оценка прочности бетона по результатам испытаний. Возможны два метода оценки фактической прочности бетона в конструкциях [см. подр. 1-2]:

V оценка по среднему значению прочности;

V оценка базирующаяся на статистической основе.

Приемка бетона в монолитных конструкциях по прочности бетона в проектном возрасте в обоих методах осуществляется из сравнения фактической прочности бетона в

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2020. № 5 (8)

Рис. 3. Определение прочности бетона ''эталонными'' методами:

а) отрыв со скалыванием по ГОСТ 22690 прибором ПБЛР; б) испытание цилиндрического образца-керна, высверленного из плиты перекрытия, на прессе в лабораторных условиях

партии конструкций Ят с требуемой ЯТ.

Партия конструкций подлежит приемки, если фактическая прочность бетона в партии будет не ниже требуемой прочности, т.е.

К > К (1)

Требуемую прочность бетона можно определять при нормировании ее по классам, либо по маркам (ГОСТ 18105 86, приложение 3) по формуле

Кт '

КТ - Кнор

100

(2)

Кнорм - нормируемая прочность бетона (заданное в проектной документации значение прочности для монолитных конструкций в

проектном возрасте); КТ' - коэффициент требуемой прочности в процентах, принимаемый в соответствии с таблицей приложения 3 в зависимости от среднего партийного коэффициента вариации прочности

бетона уП за анализируемый период.

В том случае, когда условие проведения испытаний не позволяют получить достаточное количество данных для статистического анализа прочность бетона, а также при проведении испытаний с использованием гра-дуировочных зависимостей, уточненных с помощью коэффициента совпадения КС, оценка фактической прочности бетона производится, исходя из средней прочности К определяемой по формулам:

К -

1

1

п

IК ; К - т IК

г-1 т к-1

— 1 П _

КП - ПI 11 1-1

(3)

где К - прочность бетона на ¡-ом участке

конструкции , п количество участков, на которых определялась прочность бетона

в конструкции; Як - средняя прочность бетона в колонне или в зоне плиты; Я -

' т

средняя прочность бетона в партии колонн или плите, т количество конструкций

или зон в плите;КП - средняя партийная прочность колонн по подвалу или этажу, п - количество партий колонн в подвале или на этаже.

Исходя из полученных значений средней прочности на участках, в группах, в партии можно проводить поверочные расчеты конструкций, рассматривая ее как фактическую кубиковую прочность. Однако, так можно поступить лишь в том случае, когда фактический разброс прочности бетона не превышает предельного значения, принятого при проектировании коэффициента вариации V =0,135. Таким образом, при предельно допустимых нормами значение V =0,135 и соответствующему значению коэффициента

КТ' =1,02 можно получить по формуле (2) лишь одно значение требуемой прочности бетона КТ =306 кг/см2 при проектной марке М 300 для всех конструкций здания. Выделить участки, зоны, партии конструкций с заниженной или завышенной прочностью при методе оценки по среднему значению прочности не представляется возможным. В этом случае автор проекта при поверочных расчетах конструкций будет принимать соответствующий требуемой прочности класс В 22,5.

При статистическом методе оценки прочности бетона для каждого участка, зоны, партии конструкций можно определить по результатам испытаний неразрушающими методами фактические коэффициенты вариации, требуемую прочность и условный класс бетона. В таблице 1, для примера, представлены средние статистические параметры на трех отметках для колонн и плит перекрытий, более детальная информация представлена в работе [3]. Из анализа результатов, представленных в табл. 1, следует, что при фактических коэффициентах вариации требуемая прочность значительно ниже, чем при нормируемом значении. Таким образом, статистический метод позволил более полно использовать прочностные свойства бетона с той же, установленной нормами обеспеченность 0,95. В поверочных расчетах конструкций следует принимать

t)

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2020. № 5 (8)

Таблица 1. Условные классы бетона при фактических коэффициентах вариации

Наименование конструкции Средняя прочность бетона Я, кг/см2 Требуемая прочность бетона ЯТ, кг/см2 Условный класс бетона В (при нормир. V =0,135) Фактич. коэф. вариации V, % Условный класс бетона В при фактич. коэф. вариации

Колонны подвал 235 263 18,3 9,37 19,9

1 эт. 234 248 18,3 7,03 20,7

2 эт. 229 256 17,8 9,11 19,4

Плиты перекрытия подвал 191 249 14,9 7,7 16,7

1 эт. 169 310 13,2 14,3 12,9

2 эт. 195 268 15,2 10,7 16,1

условные классы бетона при фактических коэффициентах вариации (табл. 1), хотя по условию (1) конструкции не подлежат приемки, внутренние усилия в отдельных конструкциях не будут превышать предельных величин, а следовательно значительно сократиться число усиливаемых конструкций.

Библиографический список

1. Ерышев В. А. Методика расчета деформации бетона при режимных нагружениях: монография. -Тольятти: Изд-во ТГУ, 2014. - 131 с.

2. Анпилов С.М. Технология возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона. Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2010. - 576 с.

3. Отчет по определению прочности бетона колонн и плит перекрытия жилого дома / НТЦ РААСН ''ВолгаАкадемЦентр''. Тольятти, 2020. 51 с.

Поступила в редакцию 24.09.2020 г.

COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF MECHANICAL STRENGTH CHARACTERISTICS OF CONCRETE OF MONOLITHIC BEAMLESS FRAMEWORK

© 2020 V.A. Eryshev, S.M. Anpilov, V.G. Murashkin, D.S. Toshin*

This paper presents the methodology and results of a comprehensive assessment of concrete strength characteristics in monolithic structures of columns and basement slabs, on the first and second floors of the unfinished building of a residential building.

Keywords: concrete, monolithic construction, mechanical strength characteristics of concrete, monolithic constructions, beamless framework.

Received for publication on 24.09.2020

* Valery A. Eryshev - Dr. of Technical, Advisor to RAABS, Professor of the Department of Industrial and Civil Construction, Togliatti State University (Tolyatti, Russia); Sergey M. Anpilov - Honored Inventor of the Russian Federation, Honorary Builder, Doctor of Technical, Advisor RAABS, expert, INO "IFCTE" (Tolyatti, Russia); Vasiliy G. Murashkin - candidate of technical Sciences, associate Professor, INO "IFCTE" (Tolyatti, Russia); Dmitry S. Toshin - candidate of technical Sciences, associate Professor, Togliatti State University (Tolyatti, Russia).