Анализ напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых железобетонных конструкций с использованием ультразвука

Цель. Исследование и анализ параметров напряженно-деформированного состояния железобетонных балок с использованием периодического ультразвукового контроля в сжатой и растянутой зонах с целью разработки предложений по применению метода при обследовании и мониторинге эксплуатируемых железобетонных конструкций.

Метод. Экспериментальные исследования проведены по схеме четырехточечного изгиба в соответствии с ГОСТ 8829-2018 с измерением прогибов в центре пролета и в точках приложения нагрузки и деформаций бетона на базе 500 мм на уровне сжатой и растянутой арматуры с расчетом кривизны, фиксацией появления и развития трещин и изменения скорости ультразвукового импульса в зоне чистого изгиба в сжатой и растянутой зонах сечения и расчетом длины нормальных трещин. Исследованы балки из бетонов классов В25 и В40 с коэффициентом армирования 0,0149 и 0,0111.

Результат. Установлены зависимости относительной скорости ультразвукового импульса, изменения относительной длины нормальной трещины, жесткости сечения, модуля упругости, относительной высоты с ненарушенной сплошностью бетона в сечении, прогибов по длине балок в точках приложения нагрузки и в середине пролета от относительного изгибающего момента. Определено поэтапное изменение скорости ультразвукового импульса. В балках со схемой разрушения по поперечной силе рост скорости ультразвукового импульса в растянутой зоне не фиксируется.

Вывод. Методика анализа напряженно-деформированного состояния с использованием дискретного измерения скорости ультразвукового импульса в сжатой и растянутой зонах железобетонных балок может быть использована при экспериментальных исследованиях, обследовании и мониторинге эксплуатируемых железобетонных конструкций.

1. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений №384-ФЗ.

2. ГОСТ 31937-2024 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

3. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. 4. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции.

4. Уткин, В. С. Расчет надежности железобетонной балки на стадии эксплуатации по критерию длины трещины в бетоне / В.С. Уткин, С..А. Соловьев // Вестник МГСУ. – 2016. – № 1. – С. 68-79.

5. Пересыпкин Е.Н. Расчет стержневых железобетонных элементов. М.: Стройиздат, 1988. 168 с.

6. Бедов А.И., Сапрыкин В.Ф. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. М.: Изд-во АСВ, 1995. 192 с.

7. Капустин В.В., Чуркин А.А., Лозовский И.Н., Кувалдин А.В. Возможности сейсмоакустических и ультразвуковых методов при контроле качества свайных фундаментов//Геотехника. 2018. Т.10. № 5-6. С.62-71.

8. ГОСТ Р 72171-2025. Национальный стандарт Российской Федерации. Сваи. Сейсмоакустические методы контроля сплошности бетона и длины свай. 10. Лозовский И.Н., Чуркин А.А. Контроль сплошности буронабивных свай методом межскважинной ультразвуковой томографии // Транспортное строительство. 2018. № 7.

9. Тучков, В.А. Определение прочности бетона свай опоры моста на основе результатов ультразвуковой дефектоскопии / В.А. Тучков, В.С. Федорова // Дальний Восток: проблемы развития архитектурностроительного комплекса. – 2024. – № 1. – С. 198-203.

10. Лозовский, И.Н. Численное моделирование ультразвукового контроля сплошности свай / И.Н. Лозовский, Р.А. Жостков, А.А. Чуркин // Дефектоскопия. – 2020. – № 1. – С. 3-13. – DOI 10.31857/S0130308220010017.

11. ASTM D6760-16. Standard test method for integrity testing of concrete deep foundations by ultrasonic crosshole testing. West Conshohocken, USA: ASTM International, 2016. P. 8. DOI: 10.1520/D6760-16.

12. Moran M., Brettmann T., Hertlein B., Meyer M., Whitmire B. Deep Foundations Institute. guideline for interpretation of nondestructive integrity testing of augered cast-in-place and drilled displacement piles. New Jersey, USA: DFI, 2012. P. 39.

13. Мухин А.А., Лозовский И.Н., Чуркин А.А. СТО ЭГЕОС 1-1.1-001-2018. Применение неразрушающего контроля сплошности свай ультразвуковым методом. М., 2018. 22 с.

14. Жостков Р.А. Программа для моделирования ультразвуковой дефектоскопии буронабивных свай / Номер гос. регистрации программы для ЭВМ 2018665157. Дата регистрации 14.11.2018. Бюл. 12.

15. Несветаев, Г.В. Особенности неразрушающего контроля прочности бетона эксплуатируемых железобетонных конструкций / Г.В. Несветаев, А.В. Коллеганов, Н.А. Коллеганов // Интернет-журнал Науковедение. – 2017. – Т. 9, № 2.

16. ГОСТ 17624-2021 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.

17. Маилян, Д.Р. Особенности напряженно-деформированного состояния нормальных сечений железобетонных балок с бетоном каркасной структуры в сжатой зоне / Д.Р. Маилян, Г.В. Несветаев, Н.А. Коллеганов // Инженерный вестник Дона. – 2023. – № 7(103).

18. Маилян, Д.Р. Определение жесткости и кривизны двухслойных железобетонных балок с бетоном каркасной структуры в сжатой зоне / Д.Р. Маилян, Г.В. Несветаев, Н.А. Коллеганов // Инженерный вестник Дона. – 2023. – № 3(99).

19. МИ 11-87. Методические указания. ГСИ. Прочностные и деформационные характеристики бетонов при одноосном кратковременном статическом сжатии и растяжении. Методика выполнения измерений. М.: Издательство стандартов, 1989. 89 с.

20. Методическое пособие по назначению срока службы бетонных и железобетонных конструкций с учетом воздействия среды эксплуатации на их жизненный цикл. - – М.: Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве, 2019. – 122с.