Практические задачи моделирования

На практике моделирование даст возможность очень эффективно решать большое число довольно сложных задач:

1. Выявить экспериментальным путем при минимальных затратах материала, трудоемкости и стоимости действительную картину распре­деления усилий во всех характерных сечениях и узловых сопряжениях эле­ментов конструкций.

2. Произвести экспериментальным путем анализ напряженного состояния сложного сооружении взамен аналитического расчета, когда ме­тоды строительной механики и теории упругости неприемлемы.

3. Проверить правильность гипотез, положенных в основу ана­литического расчета.

4. Уточнить расчетную схему сооружения.

5. Определить характер разрушения и разрушающую нагрузку.

6. Определить реальный запас прочности сооружения.

7. Установить влияние различных факторов на работу конструк­ции - свойств материалов, условий сопряжении, податливости основания и др.

При этом для новых сложных и малоизученных сооружений исследование может вестись в несколько этапов:

1. расчет на ЭВМ с применением математического моделирования юн исследования маломасштабной модели (1/10... 1/20);

2. исследование крупномасштабной модели (1/2... 1/5);

3. натурные испытания сооружения или его отдельных узлов и элементов с практическим использованием либо физического, либо анало­гового, либо математического моделирования с применением поляризационно-оптических методов или голографических моделей.

ЛЕКЦИЯ 14. ОБСЛЕДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Обследование и освидетельствование сооружений складывается из следующих операций, выполняемых полностью или частично в зависимо­сти от поставленных задач и состояния исследуемого объекта:

1. ознакомление с документацией;

2. осмотр объекта в натуре;

3. обмеры - установление генеральных размеров конструкций (пролетов, высот и т. д.) и контроль сечений элементов;

4. выявление, установление характера и регистрация трещин, де­фектов и повреждений;

5. проверка качества материала в сооружении и контроль состояние стыков и соединений.

В отдельных случаях, например в предварительно напряженных конструкциях, приходится определять также усилия и напряжения, факти­чески имеющие место в исследуемых элементах.

В результате освидетельствования с учетом данных соответствую­щих перерасчетов дастся общая оценка состояния сооружения и. в случае необходимости, решается вопрос о проведении статических и динамиче­ских испытаний.

Ознакомление с документацией и визуальный осмотр сооружения

К изучению документации целесообразнее приступать после пред­варительного (рекогносцировочного) осмотра объекта.

При освидетельствовании сооружений, предназначенных к сдаче в эксплуатацию, необходимо ознакомиться с проектной и строительно-монтажной документациями, где следует обратить особое внимание на ак­ты скрытых работ. При освидетельствовании объектов, находящихся в экс­плуатации, дополнительно должны быть изучены акты сдачи в эксплуата­цию, паспорта сооружений, журналы эксплуатации, документы о проведен­ных ремонтах и другие имеющиеся материалы, характеризующие службу сооружения.

Осмотр сооружения является наиболее ответственной частью ос­видетельствования. Его начинают с установления соответствия между предъявленной документацией и сооружением в натуре. Выявленные рас­хождения фиксируются, оцениваются и устанавливаются их причины. В объектах, сданных в эксплуатацию, проверяется устранение недоделок, от­меченных в актах приемки.

Далее производится детальный осмотр (по возможности) элемен­тов сооружения начиная с наиболее ответственных:

• осматриваются опорные части, заделки и соединения и проверя­ется их состояние и условия работы: осматриваются связи, настилы и про­чие элементы, обеспечивающие требуемую пространственную работу со­оружения, и проверяется правильность их опирания и крепления;

• устанавливается наличие в конструктивных элементах ослабле­ний и надрезов, сколов и других дефектов и повреждении;

• выявляется наличие коррозии, гнили и других повреждений материала, ухудшающих работу конструкций и снижающих несущую способ­ность сооружения.

Отмечается (при осмотре - визуально) наличие осадок, деформиро­вания и взаимных смещений элементов.

По результатам осмотра дается предварительная оценка состоя­ния сооружения в целом и намечается план дальнейшего проведения осви­детельствования (инструментальных съемок, проверки качества материала в сооружении и т.д.)

Проверка основных геометрических размеров

При освидетельствовании должны быть проверены главнейшие размеры конструктивной схемы: длина пролетов, высоты колонн и другие геометрические параметры, от соблюдения заданных величин которых за­висит напряженно-деформированное состояние элементов конструкций в процессе их службы. В отдельных случаях (если это важно с точки зрения эксплуатации или при наличии обнаруженных при осмотре отклонений) проверяются также горизонтальность перекрытий, соблюдение заданных уклонов, вертикальность несущих элементов и ограждений и т.д.

Для относительно небольших сооружений эти контрольные изме­рения не являются сколько-нибудь сложными и выполняются с помощью стальных рулеток, отвесов, нивелиров и т.п.

При освидетельствовании же крупных сооружений и объектов сложной конфигурации применяют специальные инструменты для ускоре­ния процесса съемки и обеспечения се точности. Так. проверки по вертика­ли производятся инструментами вертикального ви1ирования. позво­ляющими производить сноску точек по высоте на 100 м и более с погреш­ностью, не превышающей ±2 мм.

Для нивелирования в тесных и труднодоступных местах целесооб­разно применять гидравлические нивелиры, обеспечивающие высокую точ­ность измерений.

При необходимости проверки больших пролетов (100 м и более), как например, расстояния между центрами опорных площадок уже возве­денных мостовых опор, применяются новейшие светодальномеры, уско­ряющие процесс съемки и обеспечивающие точность порядка 1/25000 оп­ределяемой длины.

Для быстрой и надежной фиксации наружного очертания и разме­ров освидетельствуемого объекта целесообразно применять стереофотограметрическую съемку.

Проведение замеров с применением указанных специализирован­ных инструментов, требующих тщательной предварительной выверки и учета ряда поправок, осуществляется квалифицированными геодезически­ми группами. В тех случаях, когда проверяемые элементы доступны для измерений, замеры сечений и проверка очертаний достаточно просты и вы­полняются обычно средним техническим персоналом. Для ускорения и об­легчения измерений в последнее время предложен ряд приспособлений, например шаблоны с автоматической фиксацией отклонений от задан­ных размеров, чем в значительной степени уменьшается возможность оши­бок при проведении контроля.

Более сложной является задача определения толщин в конструкци­ях, доступных для измерений лишь с одной стороны. Наиболее грубым (и, сравнительно ещё недавно, единственным) способом измерения толщин было просверливание или, что хуже, пробивка отверстий в соответствую­щих местах проверяемых конструкций. Способ этот трудоемок и в боль­шинстве случаев крайне неудобен, даже при условии последующей заделки отверстий, так как связан с нарушением сплошности материала и возмож­ностью повреждений. При освидетельствованиях же конструкций, требую­щих сохранения герметичности (как. например, в уже эксплуатируемых резервуарах) даже самое аккуратное сверление каких-либо отверстий во­обще недопустимо.

Все эти затруднения отпадают при использовании современных неразрушающих методов контроля. Применение этих методов требует на­личия соответствующей аппаратуры и подготовленного для работы с ней персонала.