Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

4.3.1. Организация обследования зданий и сооружений

Термины и определения

Диагностика – это процесс определения технического состояния обследуемых конструкций, она заключается в выявлении дефектов конструкций, выяснении причин их образования и влияния на эксплуатационные качества конструкций.

Обследование – это комплекс мероприятий по определению и оценке фактических значений контролирующих параметров, характеризующих эксплуатационное состояние, пригодность и работоспособность объектов обследования. Это процесс, который включает в себя контроль, испытания, анализ и оценку конструкций. Обследование проводят в связи с возможностью реконструкции, технического перевооружения, капитального ремонта, в связи с обнаружением дефектов, после аварии или длительного перерыва в строительно-монтажных работах.

Цель обследования – выяснение эксплуатационных качеств конструкций для принятия решения о целесообразности ремонта и реконструкции, выяснение причин аварии, прогнозирование поведения конструкций в будущем.

Дефект – отдельное несоответствие конструкций какому-либо параметру, это несовершенство, несоответствие стандартам, техническим условиям, нормам проектирования. Дефекты установлены нормативными документами или проектами.

Этапы проведения обследования и состав работ.

1. Подготовительные работы.

2. Предварительное (визуальное) обследование.

3. Детальное (инструментальное) обследование.

4. Расчет нагрузок и воздействий.

5. Проверочные расчеты конструкций и их элементов.

6. Оформление результатов обследования в виде отдельного отчета.

Предварительное обследование зданий.

Предварительное обследование – это анализ имеющейся документации и тщательный осмотр здания. Особое внимание уделяют таким характеристикам, как:

- возраст дома и его принадлежность к исторической среде города;

- материал и техническое состояние несущих конструкций;

- конструктивная схема здания и проведенные за время эксплуатации перестройки, изменяющие схему работы конструкций;

- анализ условий содержания элементов здания, фиксация всех отступлений от правил эксплуатации.

На основе такого анализа выявляют причины появления имеющихся дефектов, исследуют тепло-влажностный и аэрационный режимы чердачного и подвального помещений. Устанавливают качество содержания фасадов и перекрытий. В результате предварительного обследования определяют места необходимых вскрытий конструкций для их освидетельствования.

Составляют задание на техническое обследование.

В состав технического обследования входит подробное изучение архитектурно-планировочного и объемного решения, конструкций и инженерного оборудования здания. Целью такого обследования является разработка технического заключения о стратегии ремонта и восстановления несущей способности, поврежденных конструкций, о мероприятиях, обеспечивающих безопасную эксплуатацию сооружения в дальнейшем.

При обследовании стремятся выявить фактическую схему работы элементов, входящих в единую систему коробки здания. В нем большинство конструкций работают не самостоятельно, а во взаимодействии с другими. Сказывается перераспределение нагрузок за счет повышения со временем жесткости остова здания в целом, появления омоноличенных узлов, включения перегородок в работу перекрытий и т. п.

Количественная оценка этих факторов, благоприятно отражающихся на работе конструкций, является серьезной задачей, решение которой выходит за рамки нормативных и справочных документов, применяемых для расчета конструкций нового строительства.

С другой стороны, использование резервов прочности, возникших в период эксплуатации здания, является насущной задачей конструирования. При разработке проекта – ремонта и реконструкции – заманчиво использовать эти резервы. Поэтому при детальном обследовании возникает необходимость в научном исследовании работы конструктивных элементов.

Обследование объемно-планировочного решения преследует цель получения подробных данных об архитектуре здания и его фасадов. В процессе обследования составляют обмерные чертежи поэтажных планов, разрезов и фасадов.

Поэтажные планы составляют в масштабе 1:100 с точностью замеров ±0,01 м. На этих планах указывают назначение и характер использования помещений, наносят размеры конструктивных элементов и санитарно-технического оборудования. Детали, вызывающие дополнительные нагрузки на несущие конструкции, отмечают особо. Разрезы в масштабе 1:50 или 1:100 делают по наиболее характерным местам здания. При этом разрез по лестничной клетке обязателен. На чертежах проставляют вертикальные отметки, толщины и детали основных конструкций. Приводят вертикальную привязку оконных проемов и архитектурных членений фасадов.

Фасады здания выполняют в масштабе 1:100. Для облегчения работы используют фотографии здания и его архитектурных деталей. Делают также фотоснимки прилегающих домов, которые помогут в последующем увязать фасад с соседней застройкой.

Генеральный план участка составляют в масштабе 1:500. На нем показывают соседнюю застройку, зеленые насаждения и участки прилегающих улиц.

Несущие и ограждающие конструкции обследуют для получения сведений об их прочности и надежности. Тщательному обследованию подвергают основные несущие элементы: фундаменты, стены, столбы и колонны, перекрытия и кровли. В результате, после проведения поверочных расчетов составляют техническое заключение, где дают оценку прочности здания и его элементов. Определяют допустимые нагрузки на отдельные конструкции. Рекомендуют мероприятия по их восстановлению и усилению.

В процессе обследования грунтов оснований выявляют следующие данные:

1) физико-механические свойства (пористость, влажность, удельное сцепление, угол естественного откоса);

2) однородность основания и степень использования величины допускаемого давления под подошвой фундаментов;

3) неравномерность давления на разных участках, характер осадок и деформаций.

Конструкции фундаментов исследуют, определяя следующие параметры:

- геометрические размеры конструктивных элементов, включая опорные части;

- прочность и износ материалов несущих конструкций;

- влажность, однородность и прочность кладки, бетона или бутобетона;

- наличие арматуры в элементах фундаментов, ее состояние и степень износа.

В результате обследования составляют описание фундаментов и подстилающих их пород, выполняют обмерочные чертежи, включая детали полов подвала. Замеры производят с точностью ±0,01 м. В описании указывают допустимое давление на основание под зданием, фактическую удельную нагрузку под подошвой, полученную расчетом. Характеризуют расчетно-конструктивную схему фундаментов, их конструктивное решение, деформационные изменения и качество материалов.

Стены здания обследуют в следующем порядке. Прежде всего, анализируют конструктивную схему всего сооружения, выявляя несущие и самонесущие стены. После этого приступают к исследованию конструкций. Объем обследования зависит от вида ремонта. Особое внимание уделяют обследованию трещин, признаков выветривания, вспучивания или отслоения стен от вертикали.

Трещины замеряют щупами, которые заводят в кладку или физическими методами, например импульсным. В особо ответственных местах на трещины ставят гипсовые маяки. Наблюдая за ними, судят о динамике процесса трещинообразования. Применяют и экспресс-методы, например датчики, улавливающие даже незначительные подвижки кладки.

При обследовании важно установить монолитность стен. Каналы, заложенные проемы, другие пустоты или расслоения, появившиеся во время эксплуатации, легко выявить методом проникающей радиации или ультразвука.

Арматуру и металлические закладные детали определяют электромагнитными методами. Ими же можно установить сечение металла. В результате обследования составляют обмерные чертежи планов зданий. Размеры проставляют с точностью ±0,01 м. Эти чертежи дополняют исполнительными развертками стен. На них показывают все каналы и места заложенных проемов. Указывают расположение трещин, их характер и связанность между собой, глубину и давность образования. Отмечают арматуру и металлические крепления.

Перекрытия являются такими частями здания, техническое состояние которых в значительной степени определяет стратегию капитального ремонта всего сооружения, поэтому эти конструкции обследуют весьма тщательно. В отдельных местах вскрывают полы и облицовку потолков. В заселенных квартирах такие вскрытия затруднительны и в этом заключается определенная сложность инженерных изысканий.

Во время обследования устанавливают следующие характеристики перекрытий:

- расчетно-конструктивную схему и вид промежуточных (внутренних) опор;

- сечение и шаг несущих элементов – прогонов и балок;

- вид материалов и степень износа в помещениях различного назначения комнатах, санитарных узлах и т. д.;

- техническое состояние отдельных частей конструкций: прогонов, балок, накатов,

- засыпки, полов, гидро- и пароизоляции;

- прочностные показатели элементов – прогибы, деформации потолков и полов;

- звуко- и теплоизоляционные свойства конструкций.

Изучая расчетно-конструктивную схему, рассматривают возможность совместной работы несущих элементов перекрытий, роль промежуточных опор, на которые может передаваться часть нагрузки, не предусмотренная при строительстве. Определяют и влияние заделки балок, поскольку они со временем могут превращаться в жесткую опору, способную воспринимать моменты.

Выявляют расположение и сечение металлических балок, арматуры и стальных закладных частей. Используют электрофизические методы. Для этих целей конструкции вскрывают реже, так как при современной технике неразрушающие методы дают весьма точные результаты.

Техническое состояние конструктивных элементов и качество применяемых материалов устанавливают путем оТКОра проб и последующего лабораторного анализа. Образцы высверливают специальными бурами на наименее загруженных участках конструкции.

Прогибы перекрытий обследуют путем нивелировки и измерения потолка и несущих балок прогибомерами. При этом проверяют провесы в центре относительно опор.

Деформации перекрытий изучают по трещинам на потолке. Они появляются в результате неравномерных осадок коробки здания, усадок в самой конструкции, динамических и статических нагрузок, превышающих нормативные.

По направлению и глубине раскрытия трещины оценивают несущую способность перекрытия. Иногда для такой оценки необходимо изучить динамику процесса трещинообразования. Тогда устанавливают «маяки».

При обследовании составляют обмерные чертежи. На них наносят места вскрытий, оси балок и прогонов. Приводят поперечные сечения по перекрытиям, фиксируют расположение трещин и пораженных узлов элементов. Размеры проставляют с точностью ±0,01 м.

Лестницы обследуют, определяя следующие данные:

- материал и конструктивные особенности маршей и площадок, конструктивное решение узлов сопряжения;

- характер деформаций несущих элементов, трещин и повреждений ступеней, плит площадок, мест заделки в стенах;

- уклоны маршей и наличие забежных ступеней.

Эти конструктивные элементы здания обследуют методами, применяемыми при инженерных изысканиях на перекрытиях. Результаты обследования наносят на чертежи перекрытий и обмерные планы этажей.

Перегородки обследуют путем осмотра, простукивания и зондирования. При этом выявляют деформации этих ненесущих конструкций, трещины и вспучивания. Исследуют наличие нагрузок от перекрытий, как следствие непредусмотренных проектом прогибов балок и прогонов. В зданиях, где перекрытия не будут менять, устанавливают, какие из перегородок можно разобрать, а какие нельзя.

Проверяют звукоизоляционные свойства. В местах повышенной звукопроводности устанавливают причины дефектов в местах примыкания к смежным элементам. Если же обнаруживают проникновение звуковых волн по всей плоскости, то изучают звукоизолирующий слой.

В деревянных перегородках проверяют качество древесины. Ее подвергают анализу на грибок и другие виды биологического поражения.

Балконы эксплуатируют в наиболее неблагоприятных условиях атмосферного воздействия на конструкции. Осадки, знакопеременные перепады температуры, газы, содержащиеся в воздухе, оказывают разрушающее действие на материалы, вызывают коррозию стальных деталей. В связи с этим возникает необходимость в регулярном обследовании этих частей здания, обладающих наибольшей вероятностью разрушения.

Обследование балконов заключается в осмотре конструкций. При этом:

• выявляют расчетную схему и наиболее нагруженные элементы;

• определяют сечения балок, плит и подкосов или подвесок;

• устанавливают техническое состояние этих элементов;

• проводят испытания пробной нагрузкой с измерением специальными приборами

• деформаций в конструкциях;

• изучают причины, вызывающие деформационные изменения;

• проводят поверочные расчеты и дают рекомендации по усилению конструкций.

Крыши и кровли обследуют, прежде всего, устанавливая конструктивную схему стропильной системы. После этого исследуют материалы, из которых сделаны эти конструкции.

Осмотр конструкций крыш проводят для выявления деформаций в конструкциях и целостности покрытия; для оценки причин и следствий появления этих дефектов.

В стропильных системах и фермах определяют величины прогибов, искривлений и кручения сжатых элементов, провисания затяжек и нарушения узлов сопряжений.

Проверяют наличие и состояние гидроизоляции между деревянными и каменными конструкциями. Выявляют биологически пораженную древесину и металлические элементы, подверженные коррозии.

При обследовании кровель определяют состояние гидроизоляционного слоя. Выявляют дефекты в нем, устанавливают места протечек. Особое внимание уделяют местам примыкания к вертикальным конструкциям, проходящим через кровлю, и осмотру водостоков.

В рулонных кровлях проверяют сцепление отдельных слоев гидоизоляционного ковра между собой. Их осматривают в высоких точках кровли, поскольку известно, что мастика под действием инсоляции и связанного с этим повышения температуры размягчается и может стекать вниз. При внутреннем водостоке определяют качество примыкания ковра к чаше воронки, Оценивают и состояние водостока, который может быть засорен мусором со сползающей мастикой.

Техническое заключение составляют, отражая результаты детального обследования. Заключение состоит из четырех частей: архитектурной, конструктивной, технико-экономической и выводов.

В архитектурной части приводят обмерные чертежи, генеральный план участка, фасадов и поэтажных планов, продольные и поперечные разрезы. К этому прилагают краткое описание архитектуры здания и прилегающей застройки.

Архитектурно-планировочное обследование выявляет изменения первоначального плана, наличие пристроек, встроек, надстроек, наличие в стенах дымовентиляционных каналов, заложенных и перебитых проемов. Устанавливается наличие в домах прачечных, котельных и других служб или производств, обусловливающих утяжеление режима работы строительных конструкций. В результате этого обследования составляется обмерочный чертеж (см. Рисунок 26).

Для зданий, представляющих архитектурно-художественную ценность, фасады представляют в виде фотографий, выполняют обмерные чертежи. По архивно-историческим документам и сравнению с натурой дают заключение о сохранности первоначального облика дома. Оговаривают и мероприятия, допустимые на этом объекте, исходя из условий сохранности памятников и элементов исторической среды города. В пояснительную записку включают документы о предварительном согласовании ремонта с городскими и муниципальными властями.

Конструктивная часть технического заключения содержит чертежи всех конструктивных частей здания, описание их технического состояния и деформаций с приложением фотографий. Приводятся данные лабораторных и натурных испытаний неразрушающими методами, а также поверочные расчеты конструкций. В этой части заключения приводят и сохранившиеся архивные материалы, характеризующие конструктивные элементы обследованного дома.

В технико-экономической части отражают физический и моральный износ здания, характер планировки квартир и их инженерного оснащения. Освещают благоустройство прилегающей территории и экологическое состояние окружающей среды. На основании этих данных определяют ориентировочную стоимость реконструкции и экономически обоснованные мероприятия. Базируясь на этих технико-экономических показателях, составляют бизнес-планы.

Рисунок 26. Пример обследуемой конструкции

Выводы содержат рекомендации о возможной судьбе здания в целом и его отдельных элементов. Они являются отправной точкой для разработки тех же бизнес-планов и проектирования капитального ремонта или реконструкции.

Испытательное оборудование

Сейчас широко применяют адеструктивные (неразрушающие) методы. Они основаны на принципах таких разделов физики, как механика, акустика, электромагнетизм и атомная физика.

По физической сущности неразрушающие методы классифицируют на резонансные, радиационные, электромагнитные, ультразвуковые, механические и комбинированные.

В практике обследования жилищного фонда наиболее широкое распространение получили ультразвуковые и механические методы, которыми исследуют конструкции.

Ультразвуковым импульсным методом устанавливают прочность, наличие пустот, глубину трещин и толщину разрушенного слоя материала. Кроме того, исследуют поведение во времени конструкций при воздействии агрессивных сред.

Применяют прибор с электроакустическим преобразователем, который имеет щуп-излучатель и щуп-приемник. Их располагают с одной или двух сторон конструкции. О прочности материала судят по скорости прохождения звука между этими щупами. В зависимости от времени по тарированному графику определяют прочность. Точность результатов находится в пределах 10-20 %.

Механические методы определения поверхностной прочности материала по принципу действия делят на четыре вида: отпечатка, отдачи, забивки и выдергивания стержня.

Метод отпечатка основан на энергии удара специальным молотком, оставляющим на поверхности след. По его размерам судят о прочности материала. Удар оставляет двойной отпечаток на испытываемой конструкции и контрольном бруске, укрепленном в теле молотка. Отношение величин отпечатков является функцией прочности исследуемого материала. О ней судят по тарированной таблице. Наносят несколько ударов и рассчитывают среднее значение.

Метод отдачи применяют при испытании массивных конструкций, используя склерометр. В нем подвижная втулка при ударе отскакивает от бойка, увлекая за собой ползунок со стрелкой. Она перемещается вдоль шкалы, показывая величину отдачи. В зависимости от этой величины по специальной таблице определяют прочность материала.

Методом забивки стержней прочность исследуют по глубине их погружения в тело материала для забивки применяют пистолет с взрывным устройством, пороховой заряд которого развивает постоянную энергию. В комплекс прибора входит набор стержней одноразового пользования (без повторной заточки) и графики с кривыми перехода от глубины проникания к прочности материала.

Метод выдергивания стержней предназначен для определения прочности материала в зависимости от усилия, прикладываемого при их извлечении. Для выдергивания стержней используют приспособление с манометром, фиксирующим приложенное усилие. По его значению определяют прочность, для чего существуют специальные графики.

Точность результатов, полученных механическими неразрушающими методами, находится в пределах 20-30 %. На точность влияют такие факторы, как гранулометрический состав материала, правильность подбора штампов и стержней, гладкость поверхности конструкции, а также водоцементное отношение и возраст бетонов.

исходник_110.eps

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074