Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы обследования технического состояния зданий и сооружений. Учебное пособие
.pdf
31
2. ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
2.1. Факторы, воздействующие на здание, и причины проявления
дефектов и повреждений в строительных конструкциях
Факторы, вызывающие изменения работоспособности здания
(сооружения) в целом и отдельных его элементов, подразделяются на две
группы (рис. 2.1): внутренние и внешние.
К внутренним факторам относятся:
- физико-химические процессы, протекающие в материалах
конструкций:
- нагрузки и процессы, возникающие при эксплуатации;
- конструктивные;
- качество изготовления.
К внешним факторам относятся:
- климатические (температура, влажность, солнечная радиация);
- характер окружающей среды (ветер, пыль, биологические
факторы);
- качество эксплуатации.
Рис. 2.1. Факторы, воздействующие на здание (сооружение)
Изучение и классификация дефектов строительных конструкций
дают возможность обоснованно прогнозировать их возможную
32
опасность, своевременно принимать меры по локализации или
устранению, а также способствуют предотвращению повторных ошибок
при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий
(сооружений).
Основными причинами возникновения дефектов и повреждений
являются (рис. 2.2):
- различные отступления от утвержденного проекта;
- нарушение технологии производства монтажных, бетонных и
каменных работ;
- применение конструкций, изделий и материалов с непроектными
характеристиками или их изготовление с нарушением стандартов;
- ошибки в проектах, нарушение правил эксплуатации, природные и
техногенные воздействия;
Рис. 2.2. Основные причины образования дефектов и повреждений
Таким образом, в 85% случаев образование дефектов и повреждений
связано с низким качеством строительства.
При отступлении от проекта к дефектам (повреждениям) могут
приводить:
- сверхнормативные отклонения конструкций в плане и по высоте;
- изменение принятого проектного конструктивного решения без
расчета и согласования с проектной организацией. Такие изменения
обычно выполняются в сторону уменьшения сечения элементов
конструкций, процента армирования и т.д.;
- уменьшение глубины опирания несущих конструкций и опирание
их со значительными эксцентриситетами;
33
- некачественное изготовление узлов конструкций: например,
некачественное бетонирование стыков сборных элементов, уменьшение
или увеличение требуемых зазоров между конструкциями;
- уменьшение проектных размеров монтажных сварных швов,
низкое качество сварных соединений;
- завышение проектных нагрузок от увеличенной толщи
конструкций, стяжек, утеплителя и т.д.
Например, ошибки при проведении геодезических работ, вызванные
недостаточным контролем их выполнения, приводят к отклонениям в
разбивочных осях зданий и отметок его конструкций. Отклонения
конструкций в плане может привести к уменьшению площади опирания
конструкций, создать затруднения в устройстве узлов стыков
конструкций; отклонение по высоте конструкции приводит к принятию
непроектных решений по выравниванию отметок конструкций.
Уменьшение проектных сечений конструкций, длин и толщин
сварных швов приводит к снижению прочности, а значительное
превышение проектных нагрузок может привести к обрушению
конструкций. Непроектная пробивка отверстий, борозд, гнезд приводит к
уменьшению сечения конструкции.
Опирание конструкций со значительными эксцентриситетами и
некачественное изготовление узлов сопряжений приводит к изменению
их расчетной схемы и условий работы, что вызывает увеличение в
конструкциях внутренних усилий.
Основными нарушениями при технологии производства работ
являются:
- недостаточное уплотнение насыпных грунтов оснований
фундаментов, несвоевременный водоотвод и водопонижение из
котлована;
- несвоевременная установка при монтаже колонн каркасов зданий
вертикальных связей по колоннам, плит распорок, ригелей, диафрагм
жесткости, а также связей между фермами;
- монтаж вышележащих конструкций до завершения устройства
узлов сопряжения конструкций в нижележащих ярусах, раннее
распалубливание монолитных конструкций;
- временная фиксация и закрепление конструкций при монтаже с
помощью не предназначенных для этого элементов;
- неправильное устройство температурных и осадочных швов;
- повреждения конструкций при строповке и монтаже;
- отсутствие консервации конструкций при длительных перерывах в
строительстве (например, отсутствие кровли, защитных покрытий, не
засыпанные котлованы фундаментов).
34
При изготовлении конструкций может встречаться:
- несоответствие материалов требованиям проекта и стандартов по
прочности и по физическим свойствам;
- отсутствие сертификатов или паспортов на поставляемые
материалы;
- наличие механических повреждений при транспортировке и
складировании;
- различные технологические дефекты изготовления: наличие
трещин, отколов, каверн, посторонних включений, отсутствие
антикоррозионной защиты;
- несоответствие конструкций проектным данным.
К явным ошибкам, встречающимся при проектировании, которые
приводят образованию дефектов конструкций, относятся следующие:
- несоответствие фактической схемы работы конструкции в составе
здания схеме, принятой в расчетной модели;
- при проектировании неправильно или не полностью учтены
действующие нагрузки;
- ошибки в выборе оснований фундаментов, а также неточные
данные по инженерно-геологическим изысканиям;
- конструирование элементов с применением материалов, которые
не отвечают требованиям или условиям эксплуатации;
- не учет реальной технологии производства работ;
- использование неактуальных нормативных документов, не
лицензионных программных комплексов.
Данные ошибки обычно обусловлены некомпетентностью
проектировщиков, отсутствием у них опыта, недостаточностью исходной
информации, неправильной организацией трудовой деятельности. Таким
образом здесь велико влияние человеческого фактора.
Правильность принятого решения относительно проекта, как
правило, определяется совпадением итогов применения различных
методик расчетов и, как следствие, положительным результатом
реализации проекта уже примерно через год.
Дефекты (повреждения) в конструкциях могут возникать также изза нарушения следующих правил эксплуатации:
- разрушение защитных покрытий;
- перегрузка конструкций;
- ремонты выполняются несвоевременно и не в полном объеме;
- происходит эксплуатация здания не по назначению.
35
2.2. Характер накопления дефектов и повреждений в строительных
конструкциях при эксплуатации
Со временем несущие и ограждающие конструкции, а также
оборудование зданий и сооружений изнашиваются, стареют. Происходит
снижение механических, прочностных и ухудшение эксплуатационных
характеристик конструкций зданий. Все эти изменения могут быть как
общими, так и локальными: они происходят самостоятельно и в
совокупности.
Таким образом, в процессе эксплуатации зданий их техническое
состояние изменяется. Это выражается в ухудшении количественных
характеристик работоспособности, в частности, надёжности.
Причиной изменения технического состояния зданий являются
также разрушения и другие виды потери работоспособности
конструктивных материалов.
Полное время эксплуатации здания () можно разделить на три
периода (рис. 2.3): приработка (I), нормальная эксплуатация (II),
интенсивный износ (III), для каждого из которых свойственен свой
характер проявления отказов ().
Рис. 2.3. Периоды эксплуатации конструкций
Наибольшее число дефектов (повреждений), отказов и аварий
приходится на процесс строительства и в первый период эксплуатации
зданий и сооружений. Главные причины: недостаточное качество
изделий, монтажа, осадка оснований, температурно-влажностные
изменения и т.д.
Построечный и первый послепостроечный периоды
характеризуются приработкой всех элементов в сложной единой системе
здания. В этот период происходят сдвиг и отрыв внутренних стен от
наружных, усадка, температурные деформации конструкции, ползучесть
материалов и т.д.
36
Первый период (период приработки) характерен тем, что количество
отказов во времени быстро уменьшается. В этот период дефекты
(повреждения) относительно быстро выясняются и устраняются дефекты.
Например, новоселы, заселившиеся в квартиру в только что построенном
доме, часто встречаются с необходимостью небольших ремонтов (из-за
появления трещин в полу, в оконных блоках, протечек трубопроводов и
т.п.). Причем эти ремонты прекращаются относительно быстро - через 12 года.
Во втором периоде работы (период нормальной эксплуатации) число
отказов во времени начинает плавно увеличиваться. Как правило, такие
отказы связаны с проявлением неупругих свойств материалов (из-за чего
развиваются недопустимые прогибы конструкций, появляются просадки
зданий и т.п.).
В то же время нельзя исключить и внезапного возникновения
отказов, связанных с условиями работы и эксплуатации элементов.
Причиной внезапных деформаций могут быть неожиданные
концентрации нагрузок, например, из-за природных воздействий
(большой снегопад, штормовой ветер и т.п.), ползучесть материалов,
неудовлетворительная эксплуатация, температурно-влажностные
воздействия, неправильное выполнение работ. Однако такого рода
отказы редки, но чем больше фактический срок эксплуатации, тем
вероятность проявления таких отказов больше.
Третий период - это период интенсивного износа, который связан со
старением материала конструкции, снижением его упругих свойств.
Количество отказов конструкций во времени резко возрастает.
Расчетным периодом (сроком службы), как правило, является
период нормальной эксплуатации.
2.3. Классификация дефектов и повреждений
строительных конструкций
Без привязки к виду конструкций дефекты (повреждения) могут
быть классифицированы в соответствии со схемой, приведенной на рис.
2.4.
По значимости можно выделить:
Дефекты первой группы (критический дефект) - когда имеет место
полная потеря несущей способности конструкции, возможна угроза
внезапного обрушения. Устранение дефектов производится путем
полной или частичной замены конструкции.
Дефекты второй группы (значительный дефект) - когда имеет место
значительная потеря несущей способности, отсутствует угроза
внезапного обрушения, но требуется постоянный контроль состояния
37
конструкций. Устранение дефектов производится путем усиления
(восстановления) или частичной замены конструкции.
Рис. 2.4. Классификация дефектов конструкций
Дефекты третьей группы (малозначительный дефект) - когда имеет
место незначительная потеря несущей способности, мелкие дефекты,
отсутствует угроза обрушения. Устранение дефектов производится путем
38
проведения текущего ремонта (или в рамках капитального ремонта)
конструкции.
По способу обнаружения дефекты бывают явные, которые
устанавливаются визуальным обследованием и скрытые, которые
устанавливаются на этапе детального (инструментального)
обследования.
По возможности устранения есть дефекты, устранение которых
технически возможно и экономически целесообразно (устранимые
дефекты), и, наоборот, устранение которых технически невозможно и
экономически нецелесообразно (неустранимые дефекты).
По характеру процессов разрушения дефекты строительных
конструкций в зависимости от причин их возникновения могут быть
разделены на следующие группы:
- от силовых воздействий (перегрузки, деформации грунтового
основания, сейсмические воздействия, механические удары);
- от воздействия внешней среды (окисление и коррозия от
агрессивных жидких и газообразных сред, повышенная влажность,
температурные воздействия, биологические процессы);
- от температурных воздействий (пожара);
- в результате чрезвычайных ситуаций (землетрясения, наводнения,
взрыва и др.).
2.4. К определению аварийного состояния конструкций
Наряду с визуальным и инструментальным обследованием для
установления аварийности конструкции обычно производят ее
поверочные расчеты. При поверочных расчетах об аварийном состоянии
конструкции судят по степени превышения фактической несущей
способности конструкции с учетом выявленных в ней дефектов и
повреждений над расчетной.
В существующих нормах проектирования принято следующее
положение: если какое-либо сечение конструкции достигло первой
группы предельных состояний, то это предельное состояние наступает и
во всей конструкции. В отношении аварийного состояния это
справедливо для статически определяемых систем. В статически
неопределяемых системах достижение в каком-либо одном сечении
предельного состояния обычно не связано с обрушением конструкции.
Это также должно быть учтено при решении вопроса о признании
состояния конструкции аварийным. Анализ результатов обследования и
поверочных расчетов позволяет дать достоверный ответ на вопрос,
является ли состояние конструкции аварийным.
При этом возможны следующие случаи:
39
1) обследование конструкций выявляет признаки, по которым можно
судить, что конструкция находится в аварийном состоянии; то же
подтверждают и поверочные расчеты;
2) обследование выявляет признаки аварийного состояния
конструкции, но поверочные расчеты это не подтверждают;
3) результаты поверочных расчетов говорят о наличии аварийного
состояния конструкции, а обследование признаков такого состояния не
обнаруживает.
В первом случае бесспорно следует считать, что имеет место
аварийное состояние конструкции.
Во втором случае следует проанализировать поверочные расчеты, а
именно: учтено ли при их выполнении влияние выявленных дефектов и
повреждений строительных конструкций, правильно ли принята
расчетная схема.
Если при поверочных расчетах ошибок не сделано, то не имеется
достаточных оснований считать состояние конструкций аварийным. В
зависимости от вида конструкции и выявленных дефектов и повреждений
в ряде случаев можно признать такое состояние конструкций
предаварийным.
В третьем случае нужно еще раз обследовать конструкцию, и если
при этом не будет выявлено признаков аварийности, то не появится и
оснований для утверждения об аварийном состоянии конструкции. Очень
часто встречаются случаи, когда разрушающая нагрузка значительно
превосходит несущую способность конструкции, подсчитанную по
действующим нормам.
Следует отметить, что правильность вывода об аварийном
состоянии конструкции в значительной степени зависит от квалификации
лица, делающего такое заключение.
В ряде пособий, инструкций по обследованию строительных
конструкций рекомендуется при снижении несущей способности
конструкции более чем на 50% считать такое состояние конструкций
аварийным или даже говорить о их полном разрушении. По этому поводу
следует заметить, что аварийное состояние зависит не только от несущей
способности конструкции (степени снижения предусмотренной
проектом несущей способности), но и от усилий, вызванных внешним
воздействием. Что касается обрушения конструкции, то оно может
произойти и при меньшем снижении ее несущей способности. Если
конструкция обрушилась, значит, она полностью исчерпала свою
фактическую несущую способность.
40
2.5. Дефекты и повреждения оснований и фундаментов
2.5.1. Причины, вызывающие необходимость укрепления оснований
и усиления фундаментов
На техническом состоянии всех строительных конструкций
сказываются недопустимые деформации грунтовых оснований, дефекты
и повреждения фундаментов.
Общие или местные недопустимые деформации грунтовых
оснований зданий могут возникнуть за счет проявления природных и
техногенных процессов, а также за счет ошибок или отклонений от
нормативных документов, допускаемых при изысканиях.
проектировании, строительстве и эксплуатации.
К природным факторам, способствующим развитию неравномерных
осадок сооружений, относится неучтенная при проектировании и
строительстве неоднородность грунтового основания по площади и по
глубине, наличие в нем линз торфа, легко сжимаемого грунта, скопления
валунов или других твердых включений, например, остатков
существовавших ранее построек, наличие пустот и карста.
Другой причиной развития недопустимых деформаций является не
предусмотренное проектом ухудшение свойств грунтов основания в
процессе эксплуатации или строительства здания, которое может
произойти по ряду причин.
Одной из таких причин являются колебания уровня подземных вод,
вызванные изменением гидрогеологических условий в районе
расположения здания, что приводит к развитию дополнительных
деформаций основания. Отрицательное влияние на строительные
свойства грунтов оказывают и факторы эксплуатационного характера. К
ним относится подтопление и вымывание основания атмосферными,
бытовыми или технологическими водами, связанное с низким качеством
отмостки и нарушениями в организации отвода дождевых и талых вод от
стен здания, устройством дополнительных вводов, а также с аварийными
и систематическими сбросами или утечками из коммуникаций.
Возможно также промораживание грунтов в подвалах при нарушении
режима отопления.
Отдельно следует отметить техногенное загрязнение основания
кислотами, маслами и т.п., входящими в технологический цикл ряда
производств, что существенно ухудшает свойства грунтов основания.
К значительным ухудшениям строительных свойств верхних слоев
грунтов может привести нарушение их природной структуры при
разработке котлованов - движение по дну котлована тяжелой техники,
что особенно опасно в случае ленточных глин, размораживание
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]