CC BY
18
Оценка несущей способности монолитных железобетонных фундаментов: результаты испытаний в полевых условиях
12 1 И.Н.Гарькин , Д.С. Саденко , Агафонкина Н.В. ,
1 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
2ООО «Современные строительные решения», Пенза
Аннотация: Предложена методика испытания монолитных железобетонных фундаментов. На ее основе, произведена экспериментальная оценка состояния монолитных железобетонных конструкций фундаментов объекта капитального строительства: «Площадки РМ, РС в районе с. Карамалы Никольского района Пензенской области» с определением физико-механических характеристик материалов. В результате испытаний была подтверждена несущая способность фундаментных блоков на всем участке строительства. Материал статьи подготовлен на основе материалов научно-исследовательской работы №18-156 от 21.08.2018 г.
Ключевые слова: строительные конструкции, несущая способность, фундаменты, техническая экспертиза, испытания, здания и сооружения, экспериментальные исследования, предельное состояние, коэффициент запаса, усадочные трещины, коэффициент запаса.
При строительстве объектов капитального строительства периодически возникают ситуации требующие проведения технической экспертизы (в форме инструментально-визуального обследования) фундаментов здания [1,2]. Её целью может являться:
-определение качества основного строительного материала;
- определение физико-механических характеристик, деформативных свойств и выявление дефектов (с указанием причин их появления);
- анализ факторов влияющих на эксплуатационную надежность и соответствие строительных конструкций действующим в настоящее время строительным нормам и правилам, а также, возможности их дальнейшей безопасной эксплуатации.
Следующим шагом технической экспертизы идет проведение расчетов (в т.ч. с использованием программных комплексов подобных SCAD и ЛИРА), однако для их выполнения зачастую нужны более точные значения характеристик конструкций и материалов [3,4]. Для их выявления требуется
произвести натурные испытания. Рассмотрим на примере проведения экспертизы на объекте «Площадка РМ, РС в районе с. Карамалы Никольского района Пензенской области» метод проведения инструментально-визуального обследования и испытания фундаментов.
На момент проведения технической экспертизы (август 2018 г.) продолжались работы по устройству железобетонного монолитного фундамента и его гидроизоляции.
В середине августа 2018 г. службами технического контроля и технического надзора генерального подрядчика были замечены дефекты конструкций в виде трещин на верхней и боковой поверхности (рис. 1 и 2).
Рис. 1. - Инструментальный Рис. 2. - Фиксирование
замер дефектов конструкции дефектов конструкции
Наличие технологических швов, выполненных с нарушением проекта-производства работ (ППР) на монолитные работы, наличие полостей внутри конструкций, оголение и поверхностная коррозия продольной и поперечной арматуры, отслоение бетонного защитного слоя - не обнаружено. Геометрические размеры соответствуют проектным решениям.
Бетон фундаментов на момент проведения визуально-инструментального обследования не набрал проектную прочность. Согласно ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия», тяжелый бетон монолитных железобетонных конструкций фундаментов соответствовал классам по прочности В15-В20, что было установлено при испытании с применением ультразвуковых приборов по ГОСТ 17624-2012 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».
Обнаруженные дефекты (трещины тип А, тип Б) не допускаются на бетонной поверхности согласно СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 (с Изм. №1)» и «Пособие по обследованию строительных конструкций зданий» АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ».
- трещины типа А - являются неопасными, ухудшающие только качество лицевой поверхности, появившееся вследствие быстрой усадки вызванной неправильным режимом условий твердения и нарушением правил ухода за бетоном в монолитных ж/б конструкциях;
- трещины типа Б - относятся к промежуточной группе, которые ухудшают эксплуатационные свойства, снижают надежность и долговечность конструкций, однако еще не способствуют полному их разрушению. Возможные причины их возникновения - это усадка бетона и нарушение технологии производства, вызванное неправильной распалубкой, использованием низкокачественной смазки или дефектами форм.
Для определения динамики развития выявленных дефектов и степени влияния их на несущую способность и работоспособность фундамента (в соответствии с ГОСТ 13015-2012 «Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения») было принято решение произвести оценку прочности и трещиностойкости с помощью проведения натурных испытаний статическим нагружением [5,6]. Авторами была предложена программа испытания фундаментов, рекомендованная схема представлена на рис.3.
х 0,7 г (?цт - 7,/ тг
И
йиммои «ш ШкЩЩ
Оцртш с.тили.пд ^ЯйапшВ лгс; «Шщ/ [Щ#5 Щнхцн!/
Ишретв В Бетона (лцйщши)
т
У-
130П
ж
Рис. 3. - Схема испытания фундамента Фм3 Было проведено нагружение фундамента Фм3 в количестве 2 шт.
нагрузками, превышающими проектные на 20-30%.
В соответствии с рабочими проекта 44/17-КМ-РС-5-КР1 расчетные
нагрузки на фундамент Фм3 составляют 5,5 тс (рис. 4). Класс бетона по
проекту В25, что соответствует пределу прочности на сжатие 327 кгс/см2.
Рис. 4. - Схема нагрузок на фундамент Фм3
На момент проведения испытаний монолитный железобетонный фундамент Фм3 набрал прочность 70% от проектной, что составляет 230 кгс/см2 и соответствует классу бетона В15. Таким образом, сжимающая сила, приложенная к испытуемому фундаменту, с учетом фактической прочности, на момент проведения эксперимента должна равняться 3,85 тс. Суммарное усилие на два фундамента - 7,7 тс.
Сжимающая нагрузка создавалась пригрузом двумя другими фундаментами общим весом 11 тс двумя ступенями 6,5 тс и 4,5 тс. С помощью сконструированной системы передачи нагрузки она была распределена на два соседних фундамента Фм3. Суммарная перегрузка, без учета собственного веса конструкций, смонтированных для распределения приложенных сил составила 30 %.
Совместной комиссией состоящей из представителей заказчика, подрядных организаций, специалистов технического контроля были проведены натурные испытания типового фундамента Фм3[5,6]. Фотографии процесса загружения приведены на рис. 5 и 6.
Рис. 5. - Испытание фундаментов Фм3
Рис. 6. -Загружение фундаментов Фм3
После приложения нагрузки на фундамент она выдерживалась в течение тридцати минут. В этот промежуток времени производилась фиксация
динамики раскрытия имеющихся дефектов с применением оптических и ультразвуковых методов. Вслед за этим была произведена разгрузка испытываемых строительных конструкций фундаментов в порядке обратном загружению.
В результате проведения испытаний дальнейшее раскрытие трещин не наблюдалось и появление новых дефектов комиссией не зафиксировано.
Рис 7. - Отсутствие дефектов после нагружения несущих конструкций
Состояние монолитных железобетонных конструкций по результатам эксперимента оценивается как «Ограниченно работоспособное состояние» [7,8].
По итогам проведенного исследования объединенная комиссия пришла к выводам:
- фактическая деформативность и прочность железобетонных фундаментов проверена экспериментально на площадке строительства и соответствует требованиям предъявляемым к данным конструкциям проектом и нормативными документами;
- имеющиеся дефекты не оказывают влияние на несущую способность данных конструкций;
- усиления конструкции на данный момент не требуется;
- для приведения конструкций в работоспособное состояние необходимо провести ремонтные работы по специально разработанному проекту [9,10].
Приведенную методику можно применять при обследовании и испытании фундаментов данного типа с целью выявления их предела прочности и трещиностойкости.
Литература:
1. Garkin I.N., Garkina I.A. System approach to technical expertise construction of building and facilities // Contemporary Engineering Sciences. -2015. - Vol.8, №5. - pp.213-217.
2. Гарькин И.Н., Глухова М.В. Опыт обследования строительных конструкций гражданских зданий // Фундаментальные исследования.- № 6 (часть 2). - 2016.- С. 267-271.
3. Хрянина О.В. Анализ причин деформаций фундаментов и надфундаментных конструкций здания // Современные наукоемкие технологии. - 2018. - № 11.- С. 72-77.
4. Шеин А.И., Завьялова О.Б. Расчет монолитных железобетонных каркасов с учетом последовательности возведения, физической нелинейности и ползучести бетона // Строительная механика и расчет сооружений. - 2012. -№ 5 (244). - С. 64-69
5. Болдырев Г.Г., Меркульев Е.В., Кубецкий В.Л. Комплекс для испытаний грунтов при обследовании фундаментов // Геотехника. - 2014. -№ 3. - С. 32-39.
6. Клюев С.В., Клюев А.В. Пределы идентификации природных и инженерных конструкций // Фундаментальные исследования.- 2007.- №122.- С.68-70
7. Шогенов О.М., Рамадан А., Эдоков Р.А., Тапов А.А Опыт применения доменного шлака в качестве искусственного основания фундамента здания // Инженерный вестник Дона. 2019, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2019/5867
8. Сафарян В.С., Бай В.Ф., Коркишко А.Н., Чухлатый М.С. Отдельно стоящие фундаменты с неплоской подошвой // Инженерный вестник Дона, 2019, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2019/5870
9. Полищук А.И., Самарин Д.Г., Филиппович А.А Усиление ленточных фундаментов инъекционными сваями в условиях реконструкции зданий // Жилищное строительство. -2015. - № 9. - С. 46-49
10. Garkin I.N., Garkina I.A. Construction survey facilities: continuation of life architectural sights// J. Ponte - Apr. 2017 - Volume 73 - Issue 3. - pp.180184.
References
1. Garkin I.N., Garkina I.A. Contemporary Engineering Sciences. 2015. Vol.8, №5. pp.213-217.
2. Gar'kin I.N., Gluhova M.V. Fundamental'nye issledovanija. № 6 (chast' 2). 2016. pp. 267-271.
3. Hrjanina O.V. Sovremennye naukoemkie tehnologii. 2018. № 11. pp.
72-77.
4. Shein A.I., Zav'jalova O.B. Stroitel'naja mehanika i raschet sooruzhenij. 2012. № 5 (244). pp. 64-69.
5. Boldyrev G.G., Merkul'ev E.V., Kubeckij V.L. Geotehnika. 2014. № 3. pp. 32-39.
6. Kljuev S.V., Kljuev A.V. Fundamental'nye issledovanija. 2007. №122. pp.68-70.
7. Shogenov O.M., Ramadan A., Jedokov R.A., Tapov A.A Inzhenernyj vestnik Dona, 2019, № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2019/5867
8. Safarjan V.S., Baj V.F., Korkishko A.N., Chuhlatyj M.S. Inzhenernyj vestnik Dona, 2019, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2019/5870
9. Polishhuk А.1., Samarin Б.О., Filippovich А.А. Zhilishhnoe stroitel,stvo. 2015. № 9. рр. 46-49
10. Garkin 1.К., Garkina 1.А. I. Ponte. АРГ. 2017. Volume 73. Issue 3. рр.180-184.
