Учет дефектов и повреждений железобетонных конструкций при выполнении поверочных расчетов

Введение. Для определения категории технического состояния строительных конструкций и здания в целом строительные нормы предписывают выполнять оценку фактической несущей способности и эксплуатационной пригодности конструкций на основе поверочных расчетов, в которых должны быть учтены выявленные по результатам обследования технического состояния объекта повреждения и дефекты конструкций: изменение геометрических размеров поперечного сечения конструкций, фактические прочностные характеристики материалов железобетонных конструкций (ЖБК) и их армирование, действующие нагрузки, а также уточненные расчетные схемы, созданные с учетом обнаруженных повреждений и дефектов конструкций. Дефекты и повреждения несущих конструкций моделируются в информационной расчетной модели объекта, созданной на этапе его проектирования.

Материалы и методы. Приводятся примеры моделирования в программном комплексе ЛИРА дефектов, связанных с нарушениями технологии возведения объектов, последовательность построения плоской расчетной модели как фрагмента информационной расчетной модели объекта для начальной оценки влияния дефектов и повреждений на напряженно-деформированное состояние обследуемой конструкции.

Результаты. Представленный обзор литературы показал наличие частных методик компьютерного моделирования дефектов и повреждений ЖБК, но при этом выявил неполноту нормативных рекомендаций по компьютерному моделированию дефектов и повреждений. Подчеркивается, что для оценки обнаруженных дефектов и повреждений, отнесения конструкций с дефектами и повреждениями к категориям технического состояния, особенно к категории аварийное состояние, важным моментом является классификация этих дефектов и повреждений.

Выводы. Сделан вывод, что, хотя такая классификация имеет место в последней актуализированной версии ГОСТ 31937–2024, она также нуждается в дополнении и уточнении. На примерах продемонстрировано, что на первоначальном этапе поверочных расчетов достаточно воспользоваться небольшими плоскими моделями, результаты расчета которых следует учесть при корректировке информационной расчетной модели обследуемого объекта. Это существенно упростит подход к моделированию конструкций с дефектами и повреждениями с сохранением достаточной точности результатов оценки технического состояния конструкций.

1. Лапидус А.А., Топчий Д.В., Юргайтис А.Ю., Климина В.В. Формирование унифицированной классификации дефектов при строительстве промышленных объектов // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 11–1. С. 37–42. DOI: 10.17513/snt.38335. EDN MCLADW.

2. Тамразян А.Г. Перераспределения усилий в статически неопределимых кородированных железобетонных балках // Железобетонные конструкции. 2024. Т. 8. № 4. С. 5–13. DOI: 10.22227/2949-1622.2024.4.5-13. EDN BGHEDF.

3. Бенин Д.М., Снежко В.Л., Маркова Е.С. Анализ напряженно-деформированного состояния усиливаемых железобетонных конструкций // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 28. С. 895–902. EDN JJDQOS.

4. Кутнякова В.В., Морозова Н.Е., Весовая К.Ю., Воробьева М.А. Определение технического состояния строительных конструкций для реконструкции здания поликлиники // Вестник евразийской науки. 2019. Т. 11. № 5. С. 53. EDN ITQADL.

5. Park S., Ahmad S., Yun C.B., Roh Y. Multiple crack detection of concrete structures using impedance-based structural health monitoring techniques // Experimental Mechanics. 2006. Vol. 46. Issue 5. Pp. 609–618. DOI: 10.1007/s11340-006-8734-0

6. Panasyuk V.V., Marukha V.I., Sylovanyuk V.P. Predominant Damages and Injuries in Reinforced Concrete Structures Arising During Use // Injection Technologies for the Repair of Damaged Concrete Structures. 2014. Pp. 35–65. DOI: 10.1007/978-94-007-7908-2_3

7. Ahzahar N., Karim N.A., Hassan S.H., Eman J. A Study of Contribution Factors to Building Failures and Defects in Construction Industry // Procedia Engineering. 2011. Vol. 20. Pp. 249–255. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.11.162

8. Полищук А.И., Петухов А.А., Таюкин Г.И. Реконструкция здания генетической клиники НИИ медицинской генетики Томского научного центра СО РАМН // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2015. № 1. С. 166–184. DOI: 10.15593/2224-9826/2015.1.12. EDN TYFVMN.

9. Okolnikova G.E., Ershov M.E., Malafeev A.S. The effect of defects and damages in reinforced concrete load-bearing structures on further operating conditions // Journal of Mechanics of Continua and Mathematical Sciences. 2024. Vol. 19. Issue 7. DOI: 10.26782/jmcms.2024.07.00001

10. Пешнина И.В., Пешнин А.Н., Гаврилова Е.О. Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонного сборного каркаса с дефектами и повреждениями // Символ науки: международный научный журнал. 2021. № 2. С. 17–23. EDN PXGGLR.

11. Lobodanov М., Vegera P., Blikharskyy Z. Influence analysis of the main types of defects and damages on bearing capacity in reinforced concrete elements and their research methods // Production Engineering Archives. 2019. Vol. 22. Issue 22. Pp. 24–29. DOI: 10.30657/pea.2019.22.05

12. Коргин А.В., Ранов И.И., Коргина М.А., Поляков Д.А. Мониторинг изменения напряженно-­деформированного состояния строительных конструкций зданий и сооружений на основе МКЭ-анализа пространственно- координатных моделей // Вестник МГСУ. 2007. № 4. С. 83–87. EDN MVHAEP.

13. Ермаков В.А., Коргин А.В. Методика МКЭ-оценки несущей способности конструкций с учетом наличия дефектов // Вестник МГСУ. 2009. № 1. С. 26–28.

14. Коргин А.В., Ермаков В.А. Автоматизация формирования и коррекции расчетных моделей при мониторинге технического состояния зданий и сооружений // Интернет-вестник ВолгГАСУ. 2012. № 3 (23). С. 35. EDN PWPJLR.

15. Lapidus A.A., Makarov A.N. Risk-Based Approach for the organization of construction supervision of the developer // AIP Conference Proceedings. 2022. Vol. 2559. P. 060003. DOI: 10.1063/5.0099138

16. Шапошникова Ю.А. Влияние различных факторов на прогибы и прочность профилированного настила в стадии бетонирования сталежелезобетонной плиты // Железобетонные конструкции. 2024. Т. 7. № 3. С. 44–53. DOI: 10.22227/2949-1622.2024.3.44-53. EDN DADHLD.

17. Сергеева А.Ю., Мясищев Р.Ю., Сергеев Ю.Д. Выявление причин образования дефектов в строительных конструкциях // Актуальные проблемы строительства, природообустройства, кадастра и землепользования : сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. 2022. С. 59–63. EDN WCIAYU.

18. Зарембо Р.А., Зарембо И.А. Влияние характерных повреждений и дефектов на долговечность железобетонных и бетонных строительных конструкций // Научные исследования в современном мире: опыт, проблемы и перспективы развития : сб. науч. ст. по мат. III Междунар. науч.-практ. конф. 2020. С. 270–277. EDN XYMZRQ.

19. Гусев Н.Н., Кучеренко А.О. Учет сформировавшегося напряженно-деформированного состояния несущих конструкций при проведении поверочных расчетов их несущей способности // Современные направления в строительстве и эксплуатации зданий и сооружений : сб. науч. тр. 2019. С. 6–14. EDN PPTKGY.

20. Pepenar I. Damage evaluation of reinforced concrete structures in aggressive environments // 7th International Symposium on Nondestructive Testing in Civil Engineering. 2009. Vol. 14 (7).

21. Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. М. : Издательство АСВ, 2009. 360 с.

22. Малахова А.Н. Расчет плоских плит перекрытий монолитного каркасного здания с учетом нелинейной работы материалов // Системные технологии. 2022. № 2 (43). С. 41–47. DOI: 10.55287/22275398_2022_2_41. EDN BUUJYO.

23. Смоляго Г.А., Фролов Н.В. Моделирование коррозионно-поврежденных железобетонных балок в ПК ЛИРА-САПР // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения : мат. Междунар. академических чтений. 2020. С. 266–271. EDN ZZNVDM.

24. Тамразян А.Г., Алексейцев А.В., Попов Д.С., Курченко Н.С. Несущая способность коррозионно-поврежденных сжатых железобетонных элементов при поперечном нагружении // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 9. С. 5–11. DOI: 10.33622/0869-7019.2023.09.05-11. EDN BMPSSJ.

25. Коргин А.В., Зейд К.Л.З., Ермаков А.А. Учет трещиноподобных дефектов при мониторинге строительных конструкций // Вестник МГСУ. 2013. № 12. С. 77–83.

26. Малахова А.Н. Особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой // Вестник МГСУ. 2013. № 11. С. 50–57. EDN ROWKDD.

27. Malakhova A. Estimation of cracking of reinforced concrete load-bearing construction structures at the stage of their technical inspection // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 251. P. 02040. DOI: 10.1051/matecconf/201825102040

28. Коянкин А.А., Белецкая В.И., Гужевская А.И. Влияние шва бетонирования на работу конструкции // Вестник МГСУ. 2014. № 3. С. 76–81. EDN RYXTND.

29. Дейнеко А.В., Курочкина В.А., Яковлева И.Ю., Старостин А.Н. Проектирование железобетонных перекрытий с учетом рабочих швов бетонирования // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 9 (132). С. 1106–1120. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.9.1106-1120. EDN AOFARH.

30. Писарев С.В., Астахов Н.Н. Оценка технического состояния конструкций зданий при типовых нарушениях технологии строительства // Приоритетные научные направления: от теории к практике. 2014. № 12. С. 142–148. EDN SGYHOZ.

31. Малахова А.Н. Возможные комплексные причины появления трещин в стенах подземного резервуара // Строительство и реконструкция. 2018. № 1 (75). С. 67–71. EDN XNZASL.