Задачи испытания строительных конструкций зданий и сооружений

Испытания строительных конструкций – ответственная часть оценки соответствия конструкций установленным требованиям при различных видах контроля. Техника испытаний во многих случаях имеет индивидуальные особенности и поэтому может быть установлена лишь при разработке конкретной методики в зависимости от объекта, цели испытания и используемых методов. Вместе с тем имеется ряд используемых испытателями общих положений преимущественно организационного характера.

В зависимости от поставленных задач объектом испытания может быть:

1. Научно-исследовательские испытания, проводят с целью экспериментальной проверки теоретических разработок в области развития общей теории и частных методик расчёта при создании принципиально новых или усовершенствовании известных технических решений строительных конструкций.

Результаты испытаний используют при разработке (совершенствовании) норм и правил проектирования, осуществления (изготовления, возведения) и эксплуатации конструкций, а также для разработки несерийных конструкций.

2. Контрольные испытания головных образцов строительных конструкций перед началом их массового изготовления (серийного выпуска) проводят в условиях конкретного производственного предприятия на одном опытном образце или опытной серии изделия.

Цель испытаний – проверка возможности изготовления изделия по проектной документации (в том числе выявление ошибок в последней) и получение параметров технологичности изделия; проверка соответствия опытного образца (опытной серии) установленным техническим требованиям; проверка возможности и эффективности применения предусмотренных техническими условиями методов испытаний для контроля соответствия изделия требования технического регламента. При этом изготовление опытного образца следует рассматривать как элемент испытаний. Результаты испытаний используют для принятия решения:

- о возможности утверждения технической документации;

- о необходимости доработки (корректировки) технической документации.

Результаты испытаний могут быть также использованы для уточнения принятой при разработке расчетной схемы конструкции.

3. Сертификационные испытания проводятся специально аккредитованными независимыми испытательными строительными лабораториями (центрами); их цель - подтверждение заявленных изготовителем свойств продукции, их соответствия требованиям технических регламентов, проекта и ГОСТа. Результаты испытаний служат основанием для выдачи (или отказа в выдаче) сертификата соответствия на данную продукцию.

4. Периодические контрольные испытания проводят в процессе изготовления данного вида продукции с целью контроля качества изделий, его соответствия сертификату. Для контрольных испытаний, в отличие от сертификационных, используют «случайные» образцы продукции из общего массива. Количество образцов и периодичность испытаний устанавливают в соответствии с рекомендациями технического регламента, в зависимости от объёма (в штуках) выпускаемых изделий.

5. Экспертные испытания проводят, как правило, в натурных условиях эксплуатируемых зданий и сооружений, необходимость в них может возникнуть при оценке надёжности конструкции после усиления или в случае изменения эксплуатационных условий (величины или схемы приложения нагрузки, способа опирания и т. п.). К экспертным могут быть отнесены также приёмочные испытания, которые проводят для совокупной оценки качества проектного решения и строительных работ при возведении сложных уникальных конструкций, например крупных мостов, зрительских трибун боль­ших спортивных сооружений, большепролётных пространственных конструкций покрытий и т. п.

6. Специальные испытания проводят при расследовании причин аварий, других чрезвычайных обстоятельств, связанных с разрушением или повреждением конструкций, при оценке их остаточной работоспособности и т. п.

При проведении испытаний следует, как правило, использовать стандартизованные методы. Испытания (измерения) необходимо проводить с помощью аттестованных средств, с привлечением специалистов, освоивших методику и правила эксплуатации приборов (установок). Массив информации, полученной в результате испытаний, необходимо проанализировать с целью выявления грубых ошибок, которые должны быть отброшены. Результаты многократных испытаний, если это предусмотрено методикой, необходимо обработать методами математической статистики, вычислить среднее значение характеристики объекта и показатели ее изменчивости. Результаты обработки включают в протокол испытаний в виде таблицы или графика. Если это предусмотрено методикой, результаты испытаний сравнивают с контрольными нормативами.

При оценке пригодности к эксплуатации конструкций в составе действующих сооружений важное значение имеют натурные испытания эксплуатируемых конструкций. Изменение технологического процесса реконструкции промышленных зданий часто сопровождается увеличением временных нагрузок на несущие элементы конструкций. В этом случае правильность проектных решений по реконструкции во многом определяется тем, насколько точно определены «истинные» резервы прочности несущих элементов здания с учетом их фактических параметров и технического состояния. Неучтенные запасы, как правило, существуют, так как в практике проектирования принимаются условные модели, а большинство упрощений, допускаемых методикой расчета, идет в запас прочности конструкции.

В общем случае для пространственной статически неопределимой конструкции усилия в каждом несущем элементе в большей или меньшей степени определяются нагрузками и воздействиями на другие элементы. Однако нередко при обследовании сооружения возникает довольно узкая задача – оценить состояние и резервы прочности отдельного конструктивного элемента. Часто это изгибаемый момент, в котором обнаружены дефекты, либо предполагается увеличение временных нагрузок. В этом случае для упрощения допускается рассматривать работу элемента с нагрузкой, приложенной непосредственно на него. По данным о деформациях и перемещениях из испытаний элемента пробной нагрузкой определяют исходные данные расчетной схемы. Уточнив граничные условия, определяющие связь этого элемента с другими конструкциями сооружения, можно рассчитать напряженно-деформированное состояние в обследуемом элементе конструкции на эксплуатационную нагрузку. В результате в исходную расчетную модель вводят поправки, например в форме коэффициентов опорных моментов, показывающих, на сколько действительные опорные моменты отличаются от расчетных для схемы с абсолютно жесткими опорами.

Рассмотрим подробнее разновидности нагрузки при статических испытаниях.