Metody řízení parametrů výztuže železobetonových konstrukcí – téma vědeckého článku o stavebnictví a architektuře, přečtěte si zdarma text vědeckovýzkumné práce v elektronické knihovně CyberLeninka

Článek popisuje přijatá technická řešení pro předpjatou výztuž pro dodatečně předpjaté konstrukce (předpjaté konstrukce s tahem výztuže na beton). Jsou uvažovány dodatečně předpjaté konstrukce, u kterých výztuž nemá přilnavost k betonu. Problematika vyztužování těchto konstrukcí, stejně jako pokyny pro výpočet a návrh monolitických konstrukcí z těžkého betonu s tahem lanové výztuže na beton za stavebních podmínek, jsou podrobně popsány v nové metodické příručce „Monolitické železobetonové konstrukce s předpjatou výztuží bez přilnavosti k betonu. Pravidla návrhu“. Jednou z důležitých částí příručky popsané v tomto článku je část o aplikované výztuži dodatečně předpjatých železobetonových konstrukcí. Tato výztuž předpjatých konstrukcí s tahem na beton (bez přilnavosti výztuže k betonu) se provádí speciálními výztužnými prvky, které zahrnují vysokopevnostní ocelová lana umístěná v uzavřených ohebných plastových trubkách tvořících kanály. Trubky tvořící kanály obsahují ochranné mazivo. Zpravidla se používají lana nejvyšší kategorie kvality (stabilizovaná ocelová lana) vyrobená z hladkého kulatého drátu (K7) a plasticky stlačená lana vyrobená z hladkého kulatého drátu (K7O). Zvažována jsou také stávající technická řešení pro kotvy a spojovací prvky pro takové výztužné prvky.

E.A. ČISTJAKOV, doktor technických věd (e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít ve svém prohlížeči povolený JavaScript.),
S.A. ZENIN, Ph.D. v oboru inženýrských věd,
R.Š. ŠARIPOV (e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení potřebujete mít ve svém prohlížeči povolený JavaScript.), Ph.D. v oboru inženýrství,
O.V. KUDINOV, inženýr

Výzkumný, konstrukční a technologický ústav betonu a železobetonu pojmenovaný po A.A. Gvozděvovi (NIIZhB), JSC „Výzkumné centrum „Stavebnictví“ (109428, Moskva, 2. Institutská ul., 6)

1. Metodická příručka „Monolitické železobetonové konstrukce s předpjatou výztuží bez přilnavosti k betonu. Pravidla návrhu“. Moskva: FAU FTSS Ministerstva výstavby Ruska, 2017. 108 s. https://www.faufcc.ru/upload/methodical_materials/mp53_2017.pdf

2. Šaripov R.Š., Zenin S.A., Kudinov O.V. Problémy výpočtu předpjatých železobetonových konstrukcí bez přilnavosti výztuže k betonu pro první a druhou skupinu mezních stavů a metody jejich řešení // Academia. Architektura a stavebnictví. 2017. č. 1. S. 129–132.

3. Zenin S.A., Šaripov R.Š., Kudinov O.V., Semenov V.A. Statický výpočet prvků konstrukčních systémů s dodatečně předpjatými stropy bez přilnavosti výztuže k betonu // Stavební mechanika a výpočet konstrukcí. 2017. č. 4 (273). S. 11–16.

4. Matar P.Yu., Barkaya T.R., Brovkin A.V., Demidov A.V. Ztráty předpětí v dodatečně předpjatých železobetonových konstrukcích bez přilnavosti výztuže k betonu // Beton a železobeton. 2015. č. 6. s. 10–15.

5. Kišiněvskaja E.V., Vatin N.I., Kuzněcov V.D. Zesilování stavebních konstrukcí pomocí dodatečně předpjatého železobetonu // Inženýrský a stavební časopis. 2009. č. 3. s. 29–32.

6. Polikarpov D.E. Předpjaté železobetonové konstrukce s napínáním výztuže na beton. Regionální stavební komplex: problémy a perspektivy rozvoje v moderních podmínkách: Sborník materiálů regionální vědeckopraktické konference. Východoevropský institut, Výzkumný ústav „Stavební laboratoř“, Svaz stavitelů Udmurtské republiky. 2016. S. 91–95.

7. ACI 423.7-07. Specifikace pro neohraničenou jednopramennou výztuž. American Concrete Institute. Farmington Hills. USA. 2008.

8. Integrovaná řešení pro předpínání budov dodatečným předpínáním. Freyssinet Report III 2, 2012.

9. Dywidag-Systems International. Sada pro dodatečné předpínání konstrukcí s nespojenými monoprameny pro beton (1 až 5 monopramenů), 2009.

10. Evropský výbor pro normalizaci. EN 1992-1-1. Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí. Část 1-1. Obecná pravidla a předpisy pro budovy.

11. ACI 423.3R-05. Doporučení pro betonové prvky předpjaté s nespojenou výztuhou. American Concrete Institute. Farmington Hills. USA. 2005.

Pro citaci: Chistyakov E.A., Zenin S.A., Sharipov R.Sh., Kudinov O.V. Výztuž monolitických dodatečně předpjatých železobetonových konstrukcí vyrobených bez přilnavosti výztuže k betonu // Stavební materiály. 2018. č. 5. s. 32–37. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-759-5-32-37

• železobeton
• Zenin S.A.
• výztužný prvek
• dodatečné napětí
• ocelová lana
• kotvy
• Čistjakov E.A.
• Šaripov R.Š.
• Kudinov O.V.

Abstrakt vědeckého článku o stavebnictví a architektuře, autor vědecké práce — Ulybin Alexej Vladimirovič

Při detailním zkoumání nosných konstrukcí z jakéhokoli stavebního materiálu je jedním z hlavních úkolů získání dat pro provedení výpočtů. U železobetonových konstrukcí je nejobtížnějším úkolem stanovení parametrů ocelové výztuže, protože je vždy pod ochrannou vrstvou betonu. Tento článek pojednává o hlavních úkolech stanovení parametrů výztuže železobetonových konstrukcí během jejich zkoumání. Jsou analyzovány hlavní známé způsoby řešení těchto problémů. Jsou uvedeny nejspolehlivější a nejpřesnější metody pro stanovení parametrů výztuže. Experimentálně je stanovena hodnota chyby doprovázející metodu magnetické kontroly při stanovení průměru výztuže a ochranné vrstvy betonu. Jsou poskytnuta data, včetně experimentálních dat, o perspektivách použití metody měření tvrdosti k určení třídy výztuže.

Podobná témata vědeckých prací o stavebnictví a architektuře, autor vědecké práce — Ulybin Alexej Vladimirovič

STANOVENÍ SKUTEČNÉ VÝZTUŽE BĚHEM INSPEKCE ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ
Vyhodnocení návrhových parametrů pracovní výztuže v železobetonových konstrukcích budov a staveb
K otázce určení třídy ocelové tyčové výztuže
VÝVOJ, VÝROBA A IMPLEMENTACE INOVATIVNÍCH TYPŮ VÝZTUŽNÝCH VÝROBKŮ PRO STAVEBNICTVÍ

Účinná výztuž pro železobetonové konstrukce budov navržené tak, aby odolaly zvláštnímu zatížení

i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Text vědecké práce na téma “Metody řízení parametrů výztuže železobetonových konstrukcí”

Metody řízení parametrů výztuže železobetonových konstrukcí

Ph.D., docent A.V. Ulybin*

Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání, Petrohradská státní polytechnická univerzita,

oddělení “Inspekce budov a staveb” PNIPKU “Venture”

Klíčová slova: třída výztuže; parametry výztuže; železobetonové konstrukce; nedestruktivní zkoušení; stavební inspekce

Při detailním zkoumání nosných konstrukcí z jakéhokoli stavebního materiálu je jedním z hlavních úkolů získání dat pro provedení výpočtů. U železobetonových konstrukcí je nejobtížnější určit parametry ocelové výztuže, protože je vždy skryta pod ochrannou vrstvou betonu. Hledané parametry výztuže a možné metody jejich řízení jsou schematicky znázorněny na obrázku 1.

Obrázek 1. Parametry výztuže a metody jejich řízení (zvýrazněno tučně)

Většina regulačních dokumentů a technické literatury popisujících pravidla pro kontrolu stavebních konstrukcí a zařízení obsahuje doporučení ohledně metod sledování parametrů výztuže. Jsou známy různé metody nedestruktivního zkoušení, použití některých z nich je regulováno požadavky GOST. Ne všechny metody však umožňují spolehlivé a přesné stanovení požadovaných parametrů. Některé metody jsou zastaralé, jiné jsou prakticky nepoužitelné kvůli obtížím spojeným s jejich použitím. Nová GOST R 53778-2010 „Budovy a zařízení. Pravidla pro kontrolu a sledování technického stavu“ bohužel odkazuje na staré dokumenty a neobsahuje nová ustanovení týkající se řešení popsaných problémů [1].

Úkol č. 1. Určení umístění výztuže

Nejpohodlnější a nejznámější metodou používanou k určení umístění výztuže v betonu je magnetická metoda nedestruktivního zkoušení (NDT), regulovaná normou GOST 22904-93 „Železobetonové konstrukce. Magnetická metoda pro stanovení tloušťky ochranné vrstvy betonu a umístění výztuže.“ Existuje široká škála zařízení, která tuto metodu implementují, od domácích detektorů kovů v ceně od 2 tisíc rublů až po složité automatizované systémy v ceně více než 500 tisíc rublů.

Mezi tato zařízení patří IPA-MG4 (Stroypribor), Poisk 2.5 (Interpribor), IZS-10Ts, Profoscope (Proceq), Ferroscan (Hilti) a další. Navzdory velkému výběru zařízení a širokému cenovému rozpětí všechna řeší daný problém přibližně se stejnou účinností. Rozdíl mezi dražšími měřicími zařízeními spočívá zpravidla ve větší citlivosti a hloubce detekce výztužných prutů, stejně jako ve vylepšeném rozhraní a automatizovaném zpracování dat. Na běžném objektu (například stěna nebo strop vyztužený sítí s ochrannou vrstvou maximálně 5 cm) je možné pomocí téměř jakéhokoli z těchto zařízení najít výztuž v tloušťce betonu a aplikovat její projekci na povrch s chybou až 7 cm. Zároveň při husté výztuži konstrukcí a uspořádání výztuže v několika řadách se chyba měření při použití kteréhokoli z elektromagnetických zařízení výrazně zvýší [1.2].

Rentgenová metoda, regulovaná GOST 17625-83 „Železobetonové konstrukce a výrobky. Radiační metoda pro stanovení tloušťky ochranné vrstvy betonu, velikosti a umístění výztuže“ a popsaná v technické literatuře druhé poloviny minulého století, dosud nenašla v domácí praxi široké uplatnění. To je dáno zvýšenými provozními náklady spojenými s její implementací (drahé vybavení, zvýšené bezpečnostní požadavky na používání a skladování atd.) s nízkou účinností aplikace na běžných zařízeních. Přesnost studie parametrů je srovnatelná s magnetickými a jinými metodami, ale je vyžadován obousměrný přístup ke konstrukci a není eliminována velká chyba měření s hustou výztuží. Je však třeba poznamenat, že v zahraničních studiích se tato metoda používá spolu s dalšími [3].

Alternativou k magnetické metodě NDT jsou stále častěji používané metody ultrazvukové tomografie a georadaru [4]. Na rozdíl od magnetické metody však praktické použití těchto metod vyžaduje nejen pořízení výrazně dražšího vybavení (cena dosahuje 1 milionu rublů a výše), ale také vysokou kvalifikaci a zkušenosti specialistů. Zároveň je výsledek měření s hustou výztuží konstrukcí doprovázen také vysokou chybou a omyly.

Při široké škále používaných metod NDT je nejspolehlivější a nejuniverzálnější metodou určení umístění výztuže otevřením ochranné vrstvy. V případě husté vícevrstvé výztuže v konstrukci, jednostranného přístupu a velké ochranné vrstvy lze pouze touto metodou spolehlivě určit počet a umístění tyčí. Nevýhodami destruktivní metody jsou samozřejmě vysoká pracnost, selektivita kontroly a nevyhnutelné narušení integrity konstrukcí.

Úkoly č. 2 a č. 3. Stanovení průměru výztuže a velikosti ochranné vrstvy

Všechny výše uvedené metody NDT lze použít k určení velikosti ochranné vrstvy. Jak již bylo zmíněno, nejběžnější je magnetická metoda. Měření ochranné vrstvy je založeno na kalibrační závislosti, kterou výrobce zabudoval do většiny zařízení. Technologie měření spočívá v určení polohy (osy) výztužné tyče, nastavení jejího průměru a třídy a určení velikosti ochranné vrstvy. V tomto případě chyba měření významně závisí na správnosti vstupních dat (průměr a třída), stejně jako na hloubce tyče a jejím průměru. Čím menší je průměr a čím větší je ochranná vrstva, tím větší je chyba měření.

Při inspekci konstrukcí jsou všechny výše uvedené parametry obvykle neznámé. Pro dosažení spolehlivého výsledku lze vytvořit několik otvorů, které umožní určit průměr nebo velikost ochranné vrstvy, a poté lze pomocí získaných vstupních dat řídit výztuž v dalších oblastech. Tento přístup je však proveditelný pouze tehdy, pokud výztuž použitá vně zóny otvoru odpovídá identifikované výztuži (tj. veškerá výztuž má stejný průměr). Tato situace se zdaleka ne vždy vyskytuje.

Existuje druhý problém, který je obtížnější řešit. Zatímco je možné určit průměr výztužné tyče s určitou chybou přímo v místě otvoru, ve většině případů není možné určit třídu výztuže bez odběru vzorků. V reálných podmínkách tedy není možné vybrat správnou kalibrační závislost, protože neexistují žádné údaje o třídě výztužné tyče.

Pokud jde o určení průměru výztuže, není tak snadné jej měřit s vysokou přesností. Pokud je výztuž vyrobena z hladké profilované výztuže, stačí k přesnému měření průměru použít posuvné měřidlo. V přítomnosti periodické profilované výztuže je přesnost měření výrazně snížena.

Jmenovitý průměr výztuže (dn) s periodickým profilem nelze určit přímým měřením. Podle požadavků norem pro výrobu výztuže musí její jmenovitý průměr odpovídat průměru stejného průřezu hladkého profilu. Průměr lze určit z objemu fragmentu výztuže, pokud známe jeho hmotnost (m), délku (b) a měrnou hmotnost oceli podle vztahu:

Pro implementaci této metody je nutné odebrat vzorek určité délky, což je doprovázeno narušením integrity konstrukce: ochranné vrstvy a výztuže. Zanedbání této metody povede k chybě při měření průměru periodického profilu ± 1 mm. Přibližné měření profilu „podél žeber“ a „podél drážky“ neposkytne přesný výsledek. Zároveň se nelze zaměřit na skutečný průměr odpovídající sortimentu (6,8,10,12, 10884 mm atd.). Podle požadavků GOST 94-14 „Betonářská ocel termomechanicky zpevněná pro železobetonové konstrukce. Specifikace“ může být přípustná odchylka skutečného průměru od jmenovitého poměrně velká. Například pro tyče se jmenovitým průměrem 1,2 mm je přípustná odchylka +1,8 a -12,2 mm, tj. skutečný průměr se může pohybovat od 15,2 do XNUMX mm.

Pro potvrzení popsaných problémů a posouzení možné chyby měření provedli autor a jeho kolegové sérii experimentů. Pro měření byla použita nedestruktivní zkušební zařízení implementující magnetickou zkušební metodu: IPA-MG4, IPA-MG4.1 (SKB Stroypribor) a ProYesore (Proced, Švýcarsko). Studie byly provedeny na 45 vzorcích výztužných tyčí o délce 0,5 m, průměru 6 mm, tříd A-22, A-1 (A-111), A-400C a A-U (At-500). Během experimentů byl nastaven jeden z parametrů (průměr nebo ochranná vrstva) a druhý byl měřen metodou NDT s využitím závislostí zabudovaných v zařízení.

Předpokládalo se, že třída výztuže není známa, což odpovídá skutečným podmínkám použití. U domácích zařízení pro všechna měření platí

kalibrační závislost „třída výztuže A-1“. Ochranná vrstva byla modelována distančními vložkami vyrobenými z nemagnetického materiálu různých tlouštěk: 20, 40 a 60 mm, což odpovídá podmínkám reálných konstrukcí (obr. 2). Průměr tyčí použitých jako výchozí data byl stanoven vážením tyčí výše popsanou metodou.

Výsledky experimentů jsou výběrově prezentovány na obr. 3, 4.

Z grafů vyplývá, že bez ohledu na použité zařízení, při různých skutečných hodnotách ochranné vrstvy a průměru výztuže, jsou téměř všechna měření doprovázena chybou. Hodnota chyby se liší a její maximální hodnota u domácích přístrojů je od 5 mm (s malou ochrannou vrstvou) do 7 mm (s větší ochrannou vrstvou). Chyba měření při použití švýcarského přístroje se vyznačuje výrazně menšími hodnotami, ale i k ní dochází.

Lze namítnout, že absolutní chyba měření ochranné vrstvy betonu 5.7 mm je nevýznamná. Je však třeba mít na paměti, že uvedené hodnoty ochranné vrstvy byly získány pomocí kalibrační závislosti se specifickým průměrem výztuže odpovídajícím skutečné hodnotě. Při inspekci starých budov bez dokumentace chybí informace o průměrech tyčí a lze je přesně určit pouze jejich otevřením. Při neznámém průměru výztuže se chyba při stanovení ochranné vrstvy betonu výrazně zvyšuje.

Obrázek 2. Experimentální měření parametrů výztuže

Počet výztužných prutů Obrázek 3. Chyba při měření ochranné vrstvy se skutečnou hodnotou 20 mm