CC BY
91
Elena Vladimirovna Bezverkhaya, candidate of technical sciences, head of department, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University. Institute of Oil and Gas,
Kvesko Natalia Gennadievna, doctor of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University. Institute of Oil and Gas
УДК 692 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-208-212
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ВИЗУАЛЬНЫМИ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМИ
МЕТОДАМИ
П.А. Грушковский, В.Н. Щельников, А.В. Ситников
Анализируется использование внешних признаков при оценке технического состояния строительных конструкций. Приведены рекомендации для определения технического состояния зданий и сооружений по состоянию отдельных конструкций и элементов. Дана методика по определению вероятностных показателей возможности аварий зданий и сооружений с использованием показателей их состояния.
Ключевые слова: техническое состояние, строительная конструкция, здания, сооружения, обследование.
При эксплуатации зданий и сооружений (ЗиС) по внешним признакам повреждений и дефектов определяется техническое состояние (ТС) отдельных обследуемых конструкций.
В соответствии с нормативными документами (см. п. 5.1.7 ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния») [1] обследование может быть предварительным (визуальным) и детальным (инструментальным).
Согласно п. 5.1.11 ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» предварительное (визуальное) обследование проводится в целях предварительной оценки технического состояния по внешним признакам, определения необходимости в проведении детального (инструментального) обследования и уточнения программы работ. В рамках визуального обследования технического состояния здания (сооружения) проводится:
визуальный осмотр конструкций здания, инженерного оборудования и т. д. (в зависимости от типа обследования технического состояния) с выявлением дефектов и повреждений по внешним признакам с необходимыми измерениями и их фиксацией;
уточнение конструктивной схемы здания (сооружения), выявление несущих конструкций по этажам и их расположение;
проверка наличия характерных деформаций здания (сооружения) и его отдельных строительных конструкций (прогибы, крены, выгибы, перекосы, разломы и т.п.); установление аварийных участков (при наличии);
уточнение схемы мест выработок, вскрытий, зондирования конструкций; изучение особенностей близлежащих участков территории, вертикальной планировки, организации отвода поверхностных вод.
Результатом работ является предварительная оценка технического состояния строительных конструкций, инженерного оборудования и т. д., определяемая по степени повреждений и характерным признакам дефектов.
208
Зафиксированная картина дефектов и повреждений для различных типов строительных конструкций позволяет выявить причины их происхождения и может быть достаточной для оценки технического состояния конструкций.
Если результатов визуального обследования для решения поставленных задач недостаточно или при визуальном обследовании обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций здания (сооружения), проводится детальное (инструментальное) обследование [2].
Детальное обследование проводится с целью уточнения исходных данных, необходимых для выполнения расчетов конструкций, в зависимости от стоящих задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и повреждений может быть полным или выборочным. Детальное обследование включает:
визуальное обследование конструкций с фиксацией раскрытия трещин; инструментальные обследования; обмерочные работы.
Разница визуального и детального обследования заключается в методах выполнения работ, применении инструментов и детализации отчёта.
По полноте охвата строительных конструкций обследование может быть полным и выборочным.
Полное обследование проводят в случаях, когда: отсутствует проектная документация; \
обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность; проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности);
возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации;
в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов, изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивных среды или обстоятельств типа техногенных процессов и пр.
Выборочное обследование проводят:
при необходимости обследования отдельных конструкций;
в потенциально опасных местах, где из-за недоступности конструкций невозможно проведение полного обследования.
Инструментальному обследованию подлежат все конструкции, в которых при визуальном обследовании обнаружены серьезные дефекты. При полном обследовании проверяются все конструкции. При выборочном - отдельные конструкции, составляющие выборку, объем которой назначается в зависимости от состояния конструкций и задач обследования, но не менее 10 % количества однотипных конструкций или не менее трех.
Визуальное обследование, как правило, является полным, а инструментальное - выборочным или полным. При визуальном обследовании фиксируются трещины в конструкциях. Дополнительно должны быть также определены:
повреждения арматуры, закладных деталей, сварных швов;
участки конструкций с повышенным коррозионным износом, выходы, каверны в конструкциях;
состояние фундаментов и осадки опор несущих конструкций; смещение элементов сборных конструкций в опорных узлах и их повреждение, несоответствие площадок опирания сборных конструкций проектным требованиям и отклонение фактических геометрических размеров от проектных;
прогибы несущих конструкций (балок, ригелей, ферм, прогонов, плит перекрытий и покрытий и т.д.);
наиболее поврежденные и аварийные участки, конструкции и т.д.
Визуальные обследования, широко применяемые при этом, позволяют оперативно оценить техническое состояния конструкций и элементов.
При инструментальном обследовании измеряются:
прогибы и деформации несущих конструкций;
величины раскрытия трещин;
фактические характеристики материала несущих конструкций путем проведения испытаний отобранных образцов или неразрушающими методами;
осадки фундаментов и деформации грунтов оснований.
Многолетние наблюдения в процессе эксплуатации различных конструкций показали, что изменение их технического состояния происходит с определенным циклом. Эти изменения связаны с влиянием различных повреждений на несущую способность конструкций.
Обследование и оценка ТС ЗиС
Факторы, влияющие на необходимость проведения мониторинга технического состояния здания
Факторы, обеспечивающие проведение технического обслуживания
Факторы, определяющие полноту и периодичность обследования
Представленные методические рекомендации целесообразно применять для предварительной оценки ТС строительных конструкций, зданий и сооружений. Результаты этих оценок позволят установить пригодность конструкций зданий и инженерных сооружений для нормальной эксплуатации. После этого можно будет определить сроки ремонтов и целесообразность применения других более точных методов определения ТС конструкций.
Предварительное обследование с помощью визуальных методов являются основой для оценки эксплуатационного состояния строительных конструкций и элементов на основе анализа обнаруженных дефектов и повреждений.
Повреждения в конструкции можно разделить на две группы в зависимости от причин их возникновения:
из-за силовых воздействий;
из-за воздействия внешней среды.
Такие повреждения снижают прочность конструкции и уменьшают ее долговечность.
Оценка степени поврежденности ЗиС производится по формуле
£_ а1£1+а2£2+~-+а1£1 (1)
аЛ Н—\-а; '
где а^ - максимальная величина повреждений отдельных видов конструкций; ££ - коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.
Оценивание дефектов и повреждений предполагает учет их максимальных величин по причине того, что аварийная ситуация обычно происходит из-за возникновения критического дефекта в конструкции.
Коэффициенты значимости конструкций определяются исходя из экспертных оценок, учитывающих возможные последствия разрушения отдельных видов конструкций.
Подобный подход представлен в [3]. При отсутствии или недостаточном количестве данных коэффициенты значимости принимаются: для конструкций перекрытия и покрытия е=2, для балок 8=4, для ферм 8=7, для колонн 8=8, для несущих стен и фундаментов е=3, для прочих строительных конструкций 8=2.
Степень повреждения строительных конструкций через I лет их эксплуатации [4] определяется по формуле
е = 1- е~и, (2)
где Я - постоянная величина естественного износа, которая определяется по данным обследования; t - срок эксплуатации в годах на момент обследования.
Расчет межремонтного периода определяется по формуле [4]
(дРТд) (аТд+Чр-Чпр)
где qp - доля снижаемого износа за счет ремонта; Тд - срок эксплуатации до предельного износа при ремонтах; а - ежегодный износ (доля износа) за время qпр - предельный (допустимый) износ; Тфиз - физическая долговечность конструкций.
Тем не менее не все входящие в эту формулу величины представляется возможным определить, а поэтому невозможно теоретически рассчитать периодичность профилактических ремонтов зданий и сооружений. Именно поэтому рекомендуется пользоваться Положениями [5, 6], в которых даны усредненные сроки периодичности ремонтов конструкций для перспективного планирования. Необходимость ремонта следует уточнять с использованием диагностических методов [5].
Аварийные ситуации со зданиями и сооружениями возникают в основном из-за ошибок и просчетов, допущенных при разработке проектов, строительстве и эксплуатации. Дополнительные меры по проверке качества проектирования, строительства и эксплуатации назначаются в случае неблагоприятного прогноза с целью устранения обнаруженных дефектов [6].
Таким образом, представленные в статье оценка степени повреждения отдельных строительных конструкций и оценка поврежденности ЗиС лежат в основе вывода о техническом состоянии ЗиС. Своевременное и достоверное определение технического состояния объекта позволит спланировать работы дальнейшие работы по ремонту и реконструкции, а также по поддержанию ЗиС в исправном ТС.
. _ У^у1д! (3)
- 1физ ^
Список литературы
1. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. М., 2011.
2. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих конструкций зданий и сооружений. М., 2003.
3. ВСН 53-86 (р). Правила оценки физического износа жилых зданий. М., 1987.
4. Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений: справ. пособие / М.Д.Бойко, А.И. Мураховский, В.З. Величкин и др.; под ред. М.Д. Бойко. М.: Стройиз-дат, 1993. 238 с.
5. ВСН 58-88(р). Положение об организации и проведении реконструкции, ремонта и технического обслуживания жилых зданий, объектов коммунального и социально-культурного назначения. М., 1988.
6. Положение о проведении планово-предупредительного ремонта производственных зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1980. 165 с.
Грушковский Павел Анатольевич, канд. техн. наук, начальник лаборатории (НИ), [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Щельников Валерий Николаевич, канд. техн. наук, старший научный сотрудник (НИ), [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Ситников Алексей Витальевич, начальник лаборатории (НИ), [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
ASSESSMENT OF THE TECHNICAL CONDITION OF BUILDING STRUCTURES OF BUILDINGS AND STRUCTURES BY VISUAL AND INSTRUMENTAL METHODS
P.A. Grushkovskiy V.N. ShchelnikovA.V. Sitnikov
The article is devoted to the use of external features in assessing the reliability of building structures. Recommendations for determining the technical condition of buildings and structures based on the condition of individual structures and elements are given. A method for determining the probabilistic indicators of the possibility of accidents of buildings and structures using indicators of their condition is given.
Key words: technical condition, construction structure, buildings, structures, survey.
Grushkovskiy Pavel Anatolevich, candidate of technical sciences, chief of scientific laboratory, [email protected], Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Aero Space Academy,
Shchelnikov Valeriy Nikolaevich, candidate of technical sciences, senior researcher, [email protected], Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Aero Space Academy,
Sitnikov Aleksey Vitalevich, chief of scientific laboratory, [email protected], Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Aero Space Academy
