Тестирование материалов. Анализ существующего каркаса

Как уже упоминалось, важно знать не только размеры, но и фактические свойства материалов существующих элементов конструкции. Например, в зависимости от фактического предела текучести арматурных стержней в слое перекрытия его можно считать либо соответствующим, либо сильно перенапряженным при данной нагрузке. Лучший способ выяснить это - извлечь несколько кусков арматурной стали и провести их лабораторные испытания.

Как и пробный снос, удаление частей конструкции - опасное упражнение, которое может ослабить конструкцию, если оно было выполнено неправильно и в неподходящем месте. Совершенно очевидно, что лучше всего снимать стальной купон со вспомогательной балки, а не с основной балки, и с колонны с небольшой нагрузкой, а не с потенциально перегруженной, хотя на самом деле инженера больше интересует последняя. Большинство инженеров-строителей знают, что в стальных балках с простым пролетом лучшее место для снятия талона для проверки - это край фланца рядом с одной из опор; в односторонней бетонной плите лучшее место для удаления сердцевины также находится рядом с опорой.

Однако, как более подробно описано в главе 4, самое безопасное место для вырезания отверстия в двухсторонней плите находится в середине отсека, где пересекаются две средние полосы. Но что делать, если неизвестно, является ли перекрытие односторонним или двусторонним? Установка сердечника рядом с одной из опор в перекрытии с двусторонним расположением означает, что он будет находиться за пределами полосы колонны и, следовательно, в неправильном месте. В таких случаях инженерам остается полагаться на свои суждения и опыт как на лучших ориентиров.

Анализ существующего каркаса. После того, как размеры существующих конструктивных элементов были определены путем изучения существующих чертежей и проведения полевых наблюдений, целесообразно провести аналитическую проверку, по крайней мере, некоторых элементов на предполагаемую нагрузку. Проверка должна быть гораздо более тщательной, если на существующих чертежах отсутствует информация о расчетных нагрузках на конструкцию или даже не указаны размеры элементов.

Как отмечалось в главе 1, в некоторых ситуациях строительные нормы и правила допускают использование методов проектирования и свойств материалов, распространенных на момент первоначального строительства. Однако чаще всего современные методы анализа дают более высокие теоретические характеристики элементов, чем те, которые предполагались первоначальными проектировщиками. Методы окончательного проектирования, используемые в сочетании с фактическими свойствами материала, обычно приводят к большей производительности элементов, чем те, которые прогнозировались старыми методами определения рабочих напряжений, в сочетании с минимально возможной прочностью материала.

Эта эффективность может быть снижена из-за неизбежного износа существующих элементов. Для изношенных конструктивных элементов или даже для случаев, когда детализация отличается от требований сегодняшнего дня, анализ может включать коэффициенты снижения производительности, превышающие те, которые используются в современных нормах.

Сам автор предпочитает начинать с простейших приближенных методов анализа и переходить к более сложным методам только в том случае, если они не дают желаемых результатов. Например, вполне может оказаться, что существующая монолитная бетонная плита перекрытия обладает достаточной несущей способностью даже при условии однопролетности; в этом случае нет необходимости проводить конечно-элементный анализ конструкции перекрытия или какой-либо компьютерный анализ, если уж на то пошло.

Помимо простой проверки отдельных элементов, инженеры должны также проверить, насколько хорошо функционирует конструкция в целом и насколько хорошо ее компоненты сочетаются друг с другом. Существует ли траектория нагрузки для ветровых и сейсмических нагрузок? Есть ли разрывы в какой-либо из систем, устойчивых к нагрузкам? Правильно ли соединены наружные стены с конструкцией перекрытия? Изолированы ли несущие перегородки от перекрытий, но все же опираются ли они сверху с боков? Стоит изучить устойчивость несущих строительных элементов и их взаимодействие с конструкцией. Например, самую непосредственную сейсмическую опасность могут представлять не недостаточно укрепленные каменные стены, а плохо закрепленные парапеты крыши, которые могут обрушиться во время землетрясения.

Пока продолжается структурный анализ, другие члены проектной группы проводят свои собственные оценки. Проблемы, которые они замечают, могут затмить любые структурные недостатки и могут сократить или, по крайней мере, сократить объем работ по структурной оценке. По этой причине инженерам-строителям не следует работать изолированно от других членов команды. Заказчику не нужна подробная диссертация о конструктивных проблемах, если здание явно не подходит для предполагаемого использования в других областях проектирования — например, слишком маленькое или недоступное.