LABORATORIUM zajęcia 2 Z KONSTRUKCJI BETONOWYCHimikb.pk.edu.pl/katedry/l14/files/LABORATORIUM 2 - diagnostyka... · Badania właściwości mechanicznych betonu: A) badania nieniszczące,

Diagnostyka konstrukcji żelbetowych

Politechnika KrakowskaWydział Inżynierii LądowejInstytut Materiałów i Konstrukcji BudowlanychZakład Konstrukcji Sprężonych

LABORATORIUM zajęcia 2Z KONSTRUKCJI BETONOWYCH

1. Diagnostyka konstrukcji żelbetowych

autor: mgr inż. Mateusz Surma 2

1. Ocena jednoetapowa


1. Ocena dwuetapowa


1. Badania diagnostyczne


1. RODZAJE DIAGNOSTYKI


1. RODZAJE DIAGNOSTYKI


Badania właściwości mechanicznych betonu:

A) badania nieniszczące,B) badania niszczące,C) badania seminiszczące.

2. Diagnostyka konstrukcji betonowych – badanie wytrzymałości betonu


Metoda sklerometryczna PRZY UŻYCIU MŁOTKA SCHMIDTA

(Instrukcja ITB 210; Norma PN-EN-12504-2:2002. Badania betonu w konstrukcjach. Część 2. Badania nieniszczące. Oznaczenie liczby odbicia. + poprawka Ap1:2004)



Rodzaje młotków (różnią się przede wszystkim energią uderzenia):• N (normalny) stosowany do badań betonu zwykłego w konstrukcjach

prefabrykowanych i monolitycznych,• L (lekki), przeznaczony do badań betonów lekkich i zapraw,• M (ciężki), używany w badaniach betonu nawierzchni dróg i lotnisk, mostów,

fundamentów i innych masywnych konstrukcji,• P (wahadłowy), przeznaczony do badań betonów i materiałów o małej twardości i

wytrzymałości (gazobeton, tynk).





Przy wyborze miejsca do badania należy pamiętać o następujących zaleceniach:- miejsca badania o pow. min. 50 cm2 równomiernie rozłożone na elemencie konstrukcyjnym,

- badanie należy przeprowadzić min. w 12 punktach pomiarowych,- w okolicy każdego punktu należy wykonać min. 5 odczytów, - nie przeprowadza się badania na powierzchni skorodowanej,- unika się badań elementów o małej sztywności np. płyt, ścian o grubościach mniejszych niż 10cm,

- nie wykonuje się odczytów na ziarnach kruszywa grubego, - nie jest wskazane badanie powierzchni zawilgoconych (otrzymujemy zaniżone wyniki),- nie jest wskazane badanie miejsc, w których przewiduje się usytuowanie zbrojenia konstrukcyjnego lub innych wkładek na głębokości do 3cm,

- nie wykonuje się odczytów w miejscach rakowatych i porowatych,- nie wykonuje się odczytów na górnej powierzchni elementów (mleczko cementowe).





Należy pamiętać o następujących zaleceniach:- nadajnik i odbiornik powinny znajdować się na jednej prostej przechodzącej przez

element,- unikać miejsc, w których na drodze leży zbrojenie główne, nie należy wykonywać

pomiarów w miejscach największych koncentracji naprężeń,- w miarę możliwości nie wyznaczać miejsc pomiarowych w odległości mniejszej niż

8cm od krawędzi badanego elementu, - pomiar przeprowadzić co najmniej w 20 miejscach,- unikać miejsc spękanych, zawilgoconych skorodowanych.

Metoda ultradźwiękowaPRZY UŻYCIU BETONOSKOPU

(Instrukcja ITB 209, Norma PN-EN12504-4:2005 Badania betonu - Część 4: Metoda ultradźwiękowa)




B) badania seminiszczące:

a) Badania bezpośrednie na próbkach klejonych do głowic lub mocowanych mechanicznie (badanie typu pull-off, pull-out),

b) Próba brazylijska (rozciąganie przy rozłupywaniu).


Probe Penetration



W przypadku konstrukcji żelbetowej stosowanie tej metody jest ograniczone ze względu na obecność otuliny, która może być słabsza niż pozostała część struktury betonu

Metoda BREAK-OFF



Metoda nie zalecana dla betonów zawierających frakcje kruszywa większe niż 25 mm

Metoda PULL-OUT(Norma PN-EN 12504-3:2006 Badania betonu w konstrukcjach – Część 3: Oznaczenie siły wyrywającej)






Capo-TestKotwa w nawierconym otworze

Lock-Test Kotwa zabetonowana




Metoda jest niezależna od parametrów materiałowych (rodzaj cementu, zawartość dodatków lub domieszek, włókien itp.) i technologicznych. Można ją stosować z wyjątkiem betonów lekkich oraz betonów o uziarnieniu większym niż 32 mm.

Zastosowanie, gdy:




C) badania niszczące

Badania wytrzymałości na ściskanie na próbkach betonowych pobranych w trakcie betonowania (próbki sześcienne 15cm, lub walcowe o średnicy 15cm i wysokości 30cm).a) Badanie wytrzymałości na ściskanie na próbkach odwierconych z konstrukcji.

fc□15=1,25* fcφ15/30fc□15=1,05* fc□20fc□15=0,90* fc□10


Dodatkowe badania:a) Badania średniego modułu sprężystości Ecm,b) Wytrzymałość na odrywanie,c) Wyznaczanie krzywych naprężenie –odkształcenie zarówno przy ściskaniu jak i przy rozciąganiu, wyznaczanie energii pękania betonu.


Badania stali zbrojeniowej:

a) Wykonanie odkrywki i określenie gatunku stali zbrojeniowej na podstawie jej użebrowania.


3. Diagnostyka konstrukcji betonowych – badanie wytrzymałości stali

Badania stali zbrojeniowej c.d.:

b) Pobranie fragmentu pręta zbrojeniowego (z miejsca o niewielkim wytężeniu konstrukcji) i wykonanie testu na maszynie do rozciągania – ĆWICZENIE 1.

Uwaga. Określenie wytrzymałości stali na podstawie pomiaru jej twardości może prowadzić do błędów, zwłaszcza w przypadku obecnie stosowanych stali ulepszanych cieplnie (np. technologą Temcore).


3. Diagnostyka konstrukcji betonowych – badanie wytrzymałości stali

W przypadku konstrukcji żelbetowych najczęściej mierzone są wielkości:

a) Odkształcenia

b) Przemieszczenia

c) Siła (obciążenie), siła sprężająca

d) Szerokość rozwarcia rys

e) Średnice i sposób ułożenia zbrojenia


4. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru

Tensometria elektrooporowa bazująca na proporcjonalności zmiany oporu do odkształcenia:


4a. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru ODKRZTAŁCENIA


Przygotowanie konstrukcji i tensometrów elektrooporowych do pomiarów


Tensometria elektrooporowa c.d.




Mostek Wheatstone`a




Wady:Zalety:

Tensometria mechaniczna pomiar przyrządem mechanicznym o ustalonej bazie pomiarowej, np. ekstensometr typu Demeck .

Zalety: - metoda niewymagająca specjalistycznego sprzętu, - niewrażliwa na warunki atmosferyczne

Wady: - brak ciągłości pomiaru, - dokładność



Tensometry strunowe, pomiar zmiany częstości drgań struny wskutek jej odkształcenia.

Zalety: metoda łatwa w stosowaniu, ciągłość pomiaru, niewrażliwość na warunki atmosferyczne

Wady: koszt czujników, wymiary geometryczne

Tensometria indukcyjna – zasada pomiaru jak w przypadku indukcyjnego przetwornika przemieszczeń. Zależności korelacyjne pomiędzy zmianą napięcia w uzwojeniu cewki a przemieszczeniem metalowego rdzenia.




4a. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru PRZEMIESZCZENIA

• Ugięcie - przemieszczenie osi odkształconej elementu w dół.

• Wygięcie - przemieszczenie osi odkształconej elementu w górę.

Ugięciomierze zegarowe


4b. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru PRZEMIESZCZENIA

Indukcyjne przetworniki przemieszczenia


4b. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru PRZEMIESZCZENIA

ElektrooporoweHydrauliczne

Mechaniczne


4c. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru SIŁY


W zależności od czynnika który je powoduje, rysy występują w formach o różnych kształtach, szerokościach czy rozstawach:

• rysy prostopadłe do osi podłużnej elementu, biegnące wzdłuż całej wysokości przekroju (osiowe rozciąganie) - rysunek a),

• rysy prostopadłe mające stały rozstaw, których zasięg kończy się poniżej osi obojętnej przekroju (zginanie) - rysunek b),

• rysy ukośne (są wynikiem działania naprężeń pochodzących od sił tnących) – rysunek c),• rysy podłużne wzdłuż prętów zbrojeniowych – rysunek d),• rysy powierzchniowe (zmian temperatury, wilgotności, skurcz) – rysunek e).

4d. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru RYS

autor: mgr inż. Mateusz Surma 35autor: mgr inż. Mateusz Surma 35


Ograniczenia zarysowania

Autor: dr inż. Wit Derkowski

PN-E

N 1

992-

1-1,

str.

109:

Można dopuścić do występowania rys bez jakiejkolwiek próby ograniczenia ich szerokości podwarunkiem, że nie obniżają one użytkowalności, ani nie powodują obniżenia trwałościkonstrukcji. Dzięki odpowiedniemu sprężeniu zarysowanie można całkowicie wyeliminować.



USZKODZENIA TRWAŁE


• Rysa - widoczna na elemencie nieciągłość o niewielkiej zwykle długości i rozwartości do 0,3 mm.

• Pęknięcie - deformacja o znacznej długości (np. przez całą długość ściany) zwykle dzieląca element na oddzielne części (na przestrzał).

• Szczelina - rysa lub pęknięcie o znacznej szerokości zwykle więcej niż 0,5 mm.



SKALA USZKODZEŃ


O - pomijalne. Brak widocznych rys lub pojedyncze włosowate rysy na tynkach.

1 - bardzo małe. Drobne rysy w ścianach zewnętrznych, głównie przy otworach okiennych i drzwiowych, widoczne przy dokładnych oględzinach. Pojedyncze zarysowania ścian działowych. Drobne uszkodzenia elewacji.

2 - małe. Wyraźne (do 0,5 mm) pojedyncze rysy w ścianach zewnętrznych (głównie w pasach międzyokiennych), niewidoczne od wewnątrz. Pojedyncze zarysowania ścian nośnych przy otworach okiennych i drzwiowych. Nieliczne zarysowania stropów wzdłuż belek. Spękania ścian działowych.

3 - średnie. Spękania ścian nośnych o rozwarciu do 1 mm, o długości nie przekraczającej jednej kondygnacji. Zarysowania stropów wzdłuż belek (do 1 mm), występujące na większości kondygnacji. Liczne spękania i wydzielanie się ścian działowych i wypełniających (o rozwarciu >1 mm), powtarzające się na kilku kondygnacjach.

4 - poważne. Spękania ścian nośnych o rozwarciu 1-5 mm. Spękania ścian zewnętrznych przy otworach okiennych i drzwiowych, o rozwarciu >1 mm, przechodzące przez całą grubość ściany. Spękania ścian >1 mm o długości większej niż jedna kondygnacja. Zarysowania stropów wzdłuż belek, powtarzające się w pionie, o rozwarciu 1-5 mm. Zarysowania stropów prostopadłe do belek.

5 - bardzo poważne. Spękania ścian nośnych o rozwarciu >5 mm, zwłaszcza przechodzące przez kilka kondygnacji. Spękania stropów o rozwarciu >5 mm.

Wsporniki słupowe krótkie

Obraz zarysowania wspornika krótkiego prawidłowo skonstruowanego:

Zarysowania wsporników źle zaprojektowanych:


Model naturalnego zarysowania słupów krępych, obciążonych siłą:a) osiową;b) na małym mimośrodzie;c) na dużym mimośrodzie.

Zarysowanie słupów ściskanychna dużym mimośrodzie

Pionowe zarysowanie słupa wywołane pęczniejąca korozją zbrojenia

Obraz zniszczenia słupaWidoczne wygięcie zbrojenia głównego.


Belki żelbetowe i sprężonewywołane zginaniem

wywołane ścinaniem

rysy ścinająco - zginające

rysy ścinająco - ściskające

zarysowanie przez przecinanie

zarysowanie ścinająco - poślizgowe

ukośne miażdżenie betonu

wywołane skręcaniem wywołane innymi czynnikami- skurczem- oddziaływaniami wyjątkowymi


Płyty jednokierunkowo i krzyżowo zbrojone oraz ustroje płytowo-słupowe

obraz zarysowania ustroju płytowo słupowego:

a) powierzchnia górna,

b) powierzchnia dolna

a) zarysowanie dolnej powierzchni stropuwielopolowego;

b) zarysowanie powierzchni górnej stropu wielopolowego;

c) zarysowanie dolnej powierzchni

obraz zarysowania w płytach jednokierunkowo zbrojonych:- płyta podparta wzdłuż krótszych boków;- płyta podparta wzdłuż wszystkich boków


Mikroskopy (lupki), np. lupka Brinella, wzorniki szerokości rys.



Odkrywki


4e. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru DETEKCJA ZBROJENIA

Femetr - magnetyczna metod kontroli usytuowania zbrojenia w elemencie



Zdjęcia rentgenowskie




4e. Diagnostyka konstrukcji betonowych – techniki pomiaru ODLEGŁOŚCI


5. Skala oceny stanu konstrukcji

Stan zadowalający - elementy nie wykazują zarysowań, nadmiernych ugięć i śladów korozji.

Stan mało zadowalający - elementy wykazują niewielkie zarysowania, nieznaczne ugięcia oraz objawy korozji powierzchniowej, plamy i wykwity na tynkach, nieszczelność pokrycia itp.

Stan niezadowalający - elementy uległy znacznej korozji, wykazują objawy znacznych ugięć, uszkodzenia (odpadanie) tynków itp.

Stan przedawaryjny - elementy wykazują ugięcia i zarysowania świadczące o przekroczeniu stanu granicznego użytkowalności lub nośności.

Stan awaryjny - konstrukcja wykazuje trwałe uszkodzenia i silne zarysowania, pęknięcia, miejscową utratę stateczności itp.

Katastrofa budowlana - niezamierzone gwałtowne zniszczenie obiektu budowlanego lub jego części, a także konstrukcyjnych elementów rusztowań, elementów urządzeń formujących, ścianek szczelnych i obudowy wykopów.

Documents

LABORATORIUM zajęcia 2 Z KONSTRUKCJI BETONOWYCHimikb.pk.edu.pl/katedry/l14/files/LABORATORIUM 2 - diagnostyka... · Badania właściwości mechanicznych betonu: A) badania nieniszczące,