3.3. Восстановление гарантии конструкционной безопасности объекта
Проблема восстановления конструкционной безопасности объекта возникает в случае, если при сертификационных испытаниях или страховании выяснятся, что его конструкционная безопасность не обеспечена. Существует ряд принципов, без которых процедура восстановления теряет смысл. Наиболее важный из этих принципов – расследование причин отсутствия конструкционной безопасности объекта, поскольку результаты этого расследования дают возможность эксперту установить оптимальный способ снижения риска аварии исследуемого объекта.
Еще один принцип: – любое техническое решение по снижению или поглощению риска аварии конкретного объекта должно в обязательном порядке пройти две стадии: расчетную и проектную. Основной способ снижения риска аварии объекта – это ликвидация критических дефектов в реально существующих конструкциях. Если по техническим причинам или экономическим соображениям ликвидировать дефекты в конструкции не удается, то следует применить дублерконструкцию, заменяющую и исполняющую функции существующей конструкции в составе несущего каркаса объекта. К ним можно отнести монолитные пояса жесткости, специальные изготовленные шпренгельные системы и др. При их применении речь идет уже не о снижении, а о поглощении риска дублерконструкцией.
Порядок проведения восстановительных мероприятий определяет эксперт. Вначале обеспечивается безопасность несущих конструкций нулевого цикла, затем следует приступить к ликвидации дефектов в неблагополучных группах конструкций несущих каркасов этажей. В случае, если фактический риск аварии находится в области неприемлемых рисков, необходимо прежде, чем начать ремонтные работы, предусмотреть специальные меры безопасности. На этом этапе есть смысл использовать рекомендации, приведенные в [15,20,22].
Обязательный этап восстановления, как очередной принцип – прогноз риска аварии после завершения ремонтно-восстановительных работ. Такой прогноз позволяет, во-первых, убедиться в правильности принятых технических решений, а во-вторых, он информирует заказчика о возможном позитивном результате и, следовательно, стимулирует его вкладывать средства в восстановительные мероприятия. Ниже в обобщенном виде приведены основные принципы при восстановлении гарантии конструкционной безопасности зданий и сооружений.
Минимизация затрат на восстановление конструкционной безопасности зданий и сооружений достигается за счет оптимальной стратегии ремонтных работ, сформированной по результатам расследования и анализа причин отсутствия конструкционной безопасности объекта.
Техническое решение по усилению конструктивных элементов здания должно учитывать роль каждого элемента в системе «основание – несущий каркас объекта» и пройти две стадии: расчетную и проектную.
Регулирование конструкционной безопасности здания (сооружения) должно обязательно сопровождаться прогнозом риска аварии объекта до получения запланированного результата.
Изложенные принципы восстановления конструкционной безопасности объекта иллюстрируются на примере 4-этажного жилого дома (г.Сатка, Челябинская область, ул. Дворцовый проезд,1 ). Этот жилой дом по результатам проведенного обследования сторонней организацией был признан аварийным и приговорен к сносу. Цель работы заключалось в отыскании решения по восстановлению его несущей способности и, следовательно, конструкционной безопасности.
Основная угроза аварии дома исходит от разрушившихся стен цокольной и подвальной частей. Для восстановления несущей способности цоколя дома был рассмотрен вариант устройства дублерконструкции, воспринимающей на себя 75% нагрузки от дома. После восстановления несущей способности цокольного этажа необходимо было найти решение по восстановлению несущей способности стен и других строительных конструкций с низким показателем их надежности. Доказательством достижения цели должно служить прогнозное значение риска аварии дома после проведения ремонтно-воостановительных работ.
Расследование причин аварийного состояния дома показало, что основной причиной разрушения конструктивных элементов дома является их замачивание. Обоснованием этой причины является следующее:
Кладка разрушающегося участка наружной стены подвала в нижнем уровне и особенно подоконные участки стен находятся в увлажнённом состоянии. Кирпич под окнами крошится от прикосновения, штукатурка по низу торцевой стены (снаружи и изнутри) покрыта разводами от замачивания. Все существующие приямки, расположенные по контуру здания, не оборудованы защитными козырьками и поэтому атмосферные осадки беспрепятственно попадают в приямки и увлажняют наружные стены.
Цокольная (подвальная) стена главного фасада увлажняется не только из-за прямого попадания осадков в приямки, но и за счёт дождевой (талой) воды, стекающей с дороги в газон, примыкающий к дому, поскольку уклон асфальтового покрытия направлен в сторону главного фасада. Попадание воды в кладку стен снаружи здания косвенно свидетельствует об отсутствии вертикальной гидроизоляции стен по контуру здания.
Горный рельеф местности позволяет большому количеству воды, стекая с высших точек, попадать напрямую в приямки дворового и боковых фасадов дома. Не исключается возможность подпитки водой через канализационный коллектор, проходящий в 4-х метрах от дворового фасада, а также через теплотрассу, заведённую внутрь здания. Более того, со слов жильцов, случаи спуска воды из системы отопления в подвал обслуживающим персоналом были неоднократными.
В непосредственной близости от разрушающегося простенка смонтирован стояк системы отопления. Также со слов жильцов дома, несколько лет назад в трубе образовался свищ, и струя горячей воды какое-то время била непосредственно в кладку стены, что привело к вымыванию раствора и выпадению камней. Стояки отопления расположены вблизи всех разрушающихся простенков и не исключается, что в прошлом также были их протечки
В ходе осмотра конструкции поперечной внутренней стены обнаружен разрушенный участок кирпичной кладки. В данном месте через стену проходит перемычка, соединяющая канализационные стояки. Жители утверждают, что периодически протекает канализационный стояк. Это приводит к намоканию стены и вымыванию раствора из кладки. Глубина разрушения кладки составляет минимум 250мм. С обратной стороны стены разрушен штукатурный слой и видны разводы от протечек на её поверхности. Зафиксировано наличие фекальных вод на поверхности полов в отдельных помещениях цоколя, а канализационная сеть не менялась и не ремонтировалась с момента пуска дома в эксплуатацию.
Основной причиной деформаций стен 1-го - 4-го этажей является аварийное состояние стен цоколя (подвала). Действительно, большинство трещин в стенах дворового фасада располагаются преимущественно в центральной её части над разрушающимися участками стен цоколя. Помимо вертикальных и наклонных трещин в стенах отмечены горизонтальные трещины в опорных зонах отдельных оконных перемычек, указывающих на отрыв кладки снизу. При этом перевязка кирпичной кладки с бутовой тычковыми рядами выполнена с каждой из сторон всего в 2-х местах. Причиной неудовлетворительного состояния ж/б конструкций балконов является морозно-влажностная агрессия, приведшая к коррозии бетона и арматуры плит балконов дома.
Малоизученной причиной аварийного состояния дома – это периодически возникающие динамические воздействия из-за буровзрывных работ на комбинате «Магнезит». Можно лишь предполагать, что они послужили первопричиной разрушения стен цокольного этажа из-за резонансных явлений, возникших при снижении жесткости дома вследствие его износа.
Результаты расследования причин аварийного состояния дома и их анализ позволили принять стратегию восстановительных мероприятий по снижению риска аварии этого дома. Она состоит из следующих позиций:
Поскольку жилой дом находится в аварийном состоянии, проведение каких-либо ремонтно-восстановительных работ может приблизить дату наступления аварии. Поэтому вначале необходимо изготовить и установить дублер-конструкцию. Ее главной функцией является обеспечение безопасности рабочих во время проводимых работ по усилению подвальных и цокольных стен здания и выведение объекта из зоны риска. При этом дублирующая конструкция должна воспринять не менее 75% от нагрузки, воспринимаемой стенами подвала и цоколя..
После установки дублерконструкции следует перейти к работам по восстановлению несущей способности стен подвала и цоколя. Оптимальным вариантом их усиления является устройство железобетонной обоймы, которую целесообразно выполнить из специального материала EMACO S88C. – безусадочной быстротвердеющей сухой бетонной смеси тиксотропного типа, содержащей полимерную фибру. Для обеспечения водонепроницаемости бетона в бетонную смесь во время ее приготовления следует добавить «Пенетрон Адмикс», применение которого позволяет повысить показатели водонепроницаемости, прочности, морозостойкости бетона [50,51,52].
После того как работы по усилению стен подвала и цоколя будут закончены, нужно приступить к устройству гидроизоляции дренажной системы для отвода поверхностных вод, а последним этапом ремонтно-восстановительных работ является устранение трещин наружных стен 1-го, 2-го, 3-го и 4-го этажей и внутренних стен 1-го этажа. Для этого целесообразно использовать материал специальный пластифицированный расширяющийся и быстротвердеющий цемент MACFLOW.
Дублерконструкция – это металлическая пространственная стержневая система, состоящая из 3-х типов самостоятельных кинематически неизменяемых ячеек, расположенных между наружными и внутренними стенами цоколя. Общее число опорных точек (опорных подушек) дублерконструкции – 40. Ее расчетная схема в поперечном направлении приведена на рис.8.
Рис.8. Расчетная схема ячейки в поперечном направлении
Для расчета и проектирования дублерконструкции использованы нормативные документы СНиП II-23-81* и СНиП 2.01.07 - 85. Нагрузка на дублерконструкцию определена в размере 75% от общей нагрузки на стены подвала и цоколя дома.
Для возведения дублерконструкции были разработаны специальные условия безопасности, а именно:
–Перед началом установки дублерконструкции из-за высокой угрозы обрушения дома необходимо на период проведения работ организовать выселение всех жильцов этого дома.
–В процессе возведения дублерконструкции все работы, по возможности, должны производиться вручную и с максимальной осторожностью во избежание разного рода динамических воздействий, способных спровоцировать аварию дома.
–Все рабочие, принимающие участие в установке дублерконструкции, должны быть застрахованы на случай причинения вреда здоровью. Им необходимо выдать защитные каски, спецодежду и требуемый инвентарь. Только после возведения дублерконструкции можно приступить к усилению поврежденных несущих конструкций этажей дома.
Прогноз риска аварии дома после виртуального окончания запланированных ремонтно-восстановительных работ выполнен на экспертной системе, основные положения которой приведены в разделе 2.4. Результат расчета – ожидаемая гистограмма риска аварии объекта, показанная на рис. П26. Из нее следует – риск аварии дома после завершения ремонтно-восстановительных работ равен R = 4.255. Этот факт означает, что конструкционная безопасность дома ремонтно-восстановительными работами будет обеспечена.
Вывод. Прогноз ожидаемой ситуации риска аварии жилого дома после завершения восстановительных мероприятий показал, что его конструкционная безопасность достаточная, а его эксплуатация стала возможной. При этом затраты на восстановительные мероприятия существенно ниже затрат на переселение жильцов дома и последующего его сноса. Главным образом, это достигнуто за счет использования дублерконструкции, позволившей разгрузить поврежденные конструкции стен подвала и цокольного этажа и обеспечить безопасность работ по восстановлению их несущей способности.
Примечание – рекомендация. Прежде чем запустить восстановленный жилой дом в эксплуатацию необходимо провести работы по вибродиагностике объекта с целью проверки отсутствия резонанса с динамическими воздействиями от буровзрывных работ, производимых в карьере комбината «Магнезит».