Главная » Литература » Эксплуатация. Ремонт. Реконструкция. Обследования » Калинин - Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений

Калинин - Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений


Калинин А.А.

Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений:  Учебное пособие. 2004.

 

Изложены методики обследования и оценки несущей  способности конструкций эксплуатируемых зданий с учетом выявленных дефектов и предложены способы усиления конструкций, повышающие надежность зданий и сооружений. Для студентов строительных специальностей и инженерно-технических работников, занимающихся эксплуатацией и  реконструкцией зданий и сооружений.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проблемы повышения долговечности зданий и сооружений в  условиях рыночной экономики являются весьма актуальными, поскольку здания изнашиваются быстрее там, еще не выделяются средства на нормальную техническую эксплуатацию, а таких зданий становится все больше и  больше как в промышленности, так и в коммунальном хозяйстве.

Необходимость реконструкции зданий требует решения вопросов о надежности существующих конструкций зданий, выявлении в них резервов для увеличения нагрузок или, наоборот, дефектов снижающих вероятность их безаварийной работы. Исходя из .указанных проблем, в нашей работе приведены  методики обследования зданий, поверочных расчетов зданий и сооружений с  применением современных программных комплексов на ЭВМ. Проведена  систематизация основных причин возникновения дефектов, сделана их  классификация, уделено внимание диагностике строительных конструкций. Большой раздел посвящен способам усиления конструкций. Студентам 4-го и 5-го курсов специальности «Городское  строительство и хозяйство», освоившим дисциплины «Архитектура»,  «Градостроительство», «Строительные конструкции и основания зданий» и др., необходимо получить дополнительные знания и навыки по  профилирующему курсу «Реконструкция зданий и сооружений». Важно их познакомить с трудами российских и зарубежных ученых в этой области строительной науки. Напомним некоторые из работ наших российских ученых. Большой вклад в исследования надежности каркасов промзданий внесли известные в мире ученые Московского государственного  строительного университета: Н.С. Стрелецкий, Е.И. Беленя, А.И, Кикин, Ю.И. Кудишин, А.А. Васильев, Б,Н. Кошутин, Б.Ю, Уваров и др. В работах [16, 18] на основе комплексных натурных обследований и  экспериментальных исследований обобщен опыт проектирования, усиления и эксплуатации каркасов промзданий с мостовыми кранами. Многое сделано этими  учеными по проблемам предварительного напряжения и усиления конструкций.

На книгах по реконструкции зданий В.К. Соколова, В.Н. Кутукова, М.С. Шумилова, А.Л. Шагина и других авторов [19, 35—38, 46]  воспитывается не одно поколение студентов специальности «Городское строительство и хозяйство».

Строительные нормы и правила, пособия и рекомендации по  проектированию зданий подготовили виднейшие ученые ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, ЦНИИПроектстальконструкции, НИИЖБ и других научно-исследовательских институтов страны [29, 30, 39, 40, 44, 47—63].

В области металлостроительства это — В.А. Балдин, Н.П. Мельников, В.И. Трофимов, А.В. Геммерлинг, В.М. Горпинченко, Н.С, Москалев, В-В, Кузнецов, Ю.Н. Хромец, А.В. Сильвестров, А.М, Каминский и многие другие.

В настоящем пособии в той или иной степени нашли отражение труды вышеназванных ученых и сделаны новые обобщения. Приведены методики с большим количеством примеров, что позволит студентам  использовать данное пособие при выполнении курсовых и дипломных  проектов, при самостоятельном изучении курса, а также будет полезным в их дальнейшей практической деятельности. Михеева [21], И, С. Реброва [31] и других авторов [5 J О, 19,27,42,43,44].

 

ВВЕДЕНИЕ

Познакомимся с основными техническими терминами, которые приведены в настоящей работе.

Износ — это уменьшение стоимости и снижение  эксплуатационных качеств здания. В зависимости от причин, вызывающих эти потери, износ подразделяют на три типа: физический, моральный и внешний.

Физический износ — это изнашивание, повреждения, дефекты строительных конструкций и материалов от атмосферных воздействий (ветра, воды, температуры, давления), также технологических перегрузок, химических реакций и т. д.

Моральный (функциональный) износ — это функциональное  устаревание технологии, оборудования, стесненность и малые размеры  помещений (например, кухни, комнат), совмещенность санузлов, отсутствие лифта и мусоропровода, а также несоответствие своему функциональному назначению.

Внешний износ — это только экономическая категория - снижение рыночной стоимости здания, вызываемое изменением внешних  условий, независящих от самого объекта. Например, здание оказалось вдали от новой проведенной транспортной магистрали или в зоне какого-то  бедствия, что вызвало снижение его стоимости на рынке.

Экономическая жизнь объекта (оптимальная долговечность) - это срок, в течение которого улучшения, ремонты, усиления конструкций или реконструкция повышают стоимость объекта и окупаются в дальнейшем.

Физическая жизнь объекта — период времени до полного его  износа, т. е. прекращения его функционирования, так как из-за потери  прочностных качеств возможно разрушение объекта и гибель людей.

Действительный возраст — количество лет с момента сдачи  объекта в эксплуатацию.

Усиление конструкций — это мероприятия по повышению  прочности и жесткостных характеристик конструкций.

Долговечность — время, в течеш1е которого сохраняются  эксплуатационные качества здания и сооружения на нормальном уровне, с учетом перерывов на ремонт.

Ремонтопригодность — способность конструкций объекта  восстанавливать свои эксплуатационные качества после ремонта.

Коррозия — процесс разрушения материалов под воздействием  агрессивной среды. Разрушение всех материалов может быть химическое, электрохимическое, физическое и физико-химическое.

Авария — полное или частичное обрушение (разрушение) всего  здания или отдельных его частей, отдельных несущих конструкций, а также деформации вызывающие остановку производства или угрозу жизни людей.

Дефект — отклонение качества, формы и фактических размеров  элементов и конструкций от требований нормативных документов или проекта.

Нормальная эксплуатация здания — эксплуатация здания в  обычном проек1ном режиме, безопасная для людей, но с учетом проведения  ремонтов.

Техническая эксплуатация зданий — комплекс мероприятий по обеспечению opгaнизaцией технического надзора и проведению всех видов ремонта здания.

Техническое состояние конструкций — совокупность свойств (прочность, жесткость, устойчивость, морозостойкость и др.) конструкции, определяющая степень ее работоспособности. Состояние может быть  работоспособное, ограниченно работоспособное и аварийное.

Работоспособное состояние — техническое состояние  конструкции, при котором она удовлетворяет требованиям эксплуатации и  безопасности людей, однако имеет некоторые дефекты.

Ограниченно работоспособное состояние — техническое состояние конструкции, имеющей дефекты и повреждения, при которых ее эксплуатация возможна при определенных ограничениях нагрузок и воздействий, и специальных мероприятиях по обеспечению контроля за ее состоянием.

Неработоспособное (аварийное) состояние техническое  состояние конструкции, имеющей дефекты и повреждения, ведущие к  значительной потере несущей способности, нарушению правил техники безопасности и невозможности эксплуатации.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния конструкций, зданий и сооружений.

Ремонт — комплекс технических мероприятий и работ,  направленных на поддержание и восстановление работоспособного состояния зданий, сооружений или их отдельных частей и конструкций.

Технический надзор — комплекс технических мероприятий, включающий систематические осмотры и обследования строительных конструкций с целью своевременного выявления дефектов и повреждений, оценку степени их износа, определение необходимых объемов и видов ремонтных работ.

Обследование конструкций — комплекс работ по сбору, обработке, расчету и анализу данных о техническом состоянии конструкций, реконструкция зданий и сооружений — комплекс строительных работ и организационно-технических мероприятий, связанных с  изменением основных технико-экономические показателей объекта (объема и  площадей, вместимости, пропускной способности и т.д.), с целью улучшения условии проживания, досуга и работы, качества обслуживания, изменения функционального назначения помещений. Она реализуется в виде  перепланировки помещений, надстроек, пристроек, устройства подвалов,  антресольных этажей, мансард и т. д.

К реконструкции действующих предприятий относится  строительство новых объектов на территории, переустройство существующих объектов с целью повышения производственной мощности предприятия, освоения  новых видов продукции, улучшения технико-экономических показателей. Средства на реконструкцию выделяются за счет прибыли  предприятия или целевым назначением.

Капитальный ремонт здания — ремонт здания с целью  восстановления его ресурса с заменой яри необходимости конструктивных элементов и систем инженерного оборудоваш5я, отработавших свой нормативный срок. Расходы на проведение капремонта включаются в себестоимость продукции или услуг.

 

1. ОБСЛЕДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Цели, стоящие перед обследованием Обследование несущих конструкций зданий и сооружений имеет главную цель — определить действительное техническое состояние  конструкций, их способность воспринимать действующие в данный период расчетные нагрузки и обеспечивать нормальную эксплуатацию здания. При обследовании выявляют дефекты конструкций, отступления от проекта и от действующих на данный период норм я технических условии, а также уточняют действительную работу конструкций на реальные  эксплуатационные нагрузки.

В результате обследования выявляют также степень физического износа отдельных конструкций, узлов и здания в целом, возможные  причины нарушения нормальной эксплуатации или аварии, В задачи  обследования могут входить поиски наилучших вариантов усш5ения конструкций и приспособляемости здания под новые нагрузки и условия эксплуатации при предполагаемой реконструкции здания.

Если обследование проводится после аварии, анализируют ее причины, целесообразность и возможность восстановления здания или  отдельных его частей. При рыночной оценке стоимости зд?1ния также проводится  обследование конструкций и здания в целом, на основании которого можно  судить об износе конструкций и снижении первоначальной стоимости здания о будущих затратах на устранение дефектов и расходах на ремонт. Обследование может быть полным или выборочным — наиболее ответственных конструкций, находящихся в неблагоприятных условиях или уже получивших повреждения и вызывающих сомнения в надежности  конструкций и безопасности людей,

1.2. Методика обследования конструкций

Обследование строительных конструкций осуществляется на основе задания и включает в себя следующие этапы:

1. Предварительный визуальный осмотр с целью ознакомления с объектом исследования, выявления возможных аварийных участков, а  также определения действительного возраста, наличия технической  документации, предполагаемых изменений в эксплуатации объекта.

2. Составление программы обследования с обязательными  мероприятиями по технике безопасности яри проведении работ.

3. Изучение всей имеющейся по объекту технической  документации: рабочих и исполнительных чертежей, актов на. скрытые работы, журналов производства работ, заключений предшествующих обследований, паспортов на оборудование и т, д.

4. Изучение условий эксплуатации технологии производства температурно-влажностного режима, агрессивности среды. Взятие проб воздуха, пыли, воды и т. д. для химического анализа.

5. Геологические и гидрогеологические исследования позволяющие оценить состояние грунтов основания, наличие и агрессивность  грунтовых вод. Проводят бурение скважин или отрывают шурфы вблизи стен подвала или фундаментов и проводят лабораторные исследования грунтов.

6. Геодезические работы по определению положения здания и его частей (отметки, крены и т. д.), в том числе и определение размеров труднодоступных частей здания иди сооружения, например: башен, мостов,  эстакад и т, д.

7. Обмер конструкций, узлов и элементов с целью проверки соответствия фактических размеров проектным. При отсутствии проектной  документации — составление обмерочных чертежей конструкций, узлов,  планов, разрезов, фасадов здания или сооружений, фотографирование их.

8. Детальный осмотр элементов объекта с выявлением износа,  дефектов, повреждений конструкций составлением дефектных ведомостей. Анализ причин. При этом возможны работы по вскрытию полов, чердачных перекрытий, заделанных в стены опорных узлов балок и т. д.

9. Оценка прочностных свойств материалов, примененных в  конструкциях. Включающая отбор образцов (проб) материала, химический  анализ, испытания образцов, статистическую обработку данных и выводы о классе бетона, арматуры, марок кирпича и раствора и т. д.

10. Уточнение нагрузок, действующих на конструкции: массы  конструкций и оборудования, временных нагрузок, влияние температур,  осадков и т.д.

11.  Выявление действительной расчетной схемы здания в целом и его отдельных конструкций. Определяют характер закрепления концов стержней, неразрезность, тип опор, возможность совместной, пространственной работы ряда конструкций, пространственной работы здания в целом.

12. Проверочные расчеты конструкций узлов, стыков, соединений с учетом реальных расчетных схем, нагрузок, ослабленных сечений,  кривизны элементов и других дефектов конструкций и уточненных расчетных сопротивлений материала конструкций.

13. Испытание конструкций пробной нагрузкой. Проводят редко, только когда неясна работа конструкции из-за недостаточности  (неполноты) результатов обследования.

14. Составление заключения о техническом состоянии конструкций или технического паспорта на объект исследования.

15. Разработка рекомендаций по дальнейшей нормальной  эксплуатации конструкций и, при необходимости, вариантов усиления конструкций или узлов и здания в целом. Представленная методика обследования зданий и сооружений  может быть сокращена или расширена при обследовании конкретных объектов, с учетом поставленных задач, намеченных сроков и возможностей исполнителей и заказчика. Это учитывается ш программе обследования, в  которой, кроме указанных этапов, должны быть определены сроки их проведения, конкретные исполнители и др. Необходимо выделить наиболее срочные мероприятия по предотвращению возникновения аварийных ситуаций. Сомнительные, с точки зрения надежности, конструкции должны быть, по возможности, освобождены от временной нагрузки, иногда под них подводят предохранительные  леса. Эти участки ограждают и  оповещают персонал, чтобы вблизи них не производились работы, которые могут ухудшить состояние конструкций и создать аварийную ситуацию. Параллельно с составлением программы обследования для ее  выполнения необходимо подготовить инструменты, приспособления, приборы и обучить персонал для их обслуживания. Нужно согласовать с  владельцами объекта сроки проведения обследования. Иногда необходимо на время обследования в производственных зданиях вводить временные ограничения на работы на каких-то участках. Б жилых зданиях во время обследования квартир обязательно присутствие жильцов, которых надо предупредить заранее.

В программе обследования против каждой работы должны быть указаны конкретные исполнители и сроки проведения работ. Программу обследования, составленную исполнителями на  основании официального оформленного задания, согласовывает руководитель объекта. Он же, обычно, обязуется оказывать содействие и помощь в  проведении обследования и выделяет своего представителя для участия в  обследовании и составлении заключения о техническом состоянии объекта.

 

1.3. Оценка деформаций конструкций и прочности материалов

Перед проведением обследования необходимо подготовить  необходимые инструменты, приспособления и приборы. Предварительный осмотр здания осуществляется визуально и с  помощью биноклей или других многократно увеличивающих приборов.  Также используется фотографирование объекта и его частей. Геодезическая съемка выполняется специалистами с помощью  нивелиров, теодолитов, лазерных приборов и т. д. Геологические и гидрогеологические исследования требуют  проведения буровых работ или рытья шурфов вблизи стен подвала и  фундаментов. Поэтому необходимо специальное оборудование (буровые установки, ломы, лопаты) и соответствующий персонал для выполнения этих работ.

Обмеры здания и дефектов выполняют с помощью измерительных инструментов: рулеток, измерительных лент, линеек, штангенциркулей, микрометров, угломеров, отвесов, уровней, микроскопов, приспособлений для замера трещин, катетов сварных швов и т. д.

Динамические характеристики конструкций определяют с  помощью механических приборов, вибромарок, индикаторов часового вида, амплитудомеров, частотомеров, вибрографов и электрических приборов: осциллографов, магнитографов, самопишущих электрических приборов и др.

Для оценки прочностных свойств материала конструкций  используют различные неразрушающие и разрушающие методы испытаний. Прочность древесины можно определить прибором Певцова — но отпечатку в древесине от шарика, падающего с высоты 25 см» а также  ультразвуковым способом и огнестрельным способом (по глубине  проникновения пули в тело древесины).

Для определения прочностных свойств металла применяют пластический способ — отпечаток по Бауману. Применяют и более точные  способы: на основе механических испытаний образцов, вырезанных из элементов конструкций я на основе химического анализа стружки металла.

К физическим методам контроля металла и сварных швов  относятся: ультразвуковой, магнитографический, электромагнитный,  рентгеновский и радиоизотопный.

Прочностные свойства бетона определяют также методами  пластических деформаций — вдавливанием шариков в тело бетона с помощью молотков Физделя и Кашкарова, пружинного прибора ПМ, пистолета ЦННИСКа и др. Кроме этого, методами: механическим — на отрыв и  скалывание, упругого отскока с помощью склерометра, и физическими —  перечисленными выше. Ниже более подробно изложена методика  определения прочности бетона.

Прочность кирпичной кладки определяют теми же приборами, что и прочность бетона, а также механическим испытанием вырезанных из кладки образцов кирпичей и раствора на прессах. Для обеспечения безопасного проведения обследования  необходимо специальное оснащение (каски, страховочные ремни, лестницы), а  иногда и устройство подстраховочных лесов и др. Измерение осадок фундаментов выполняют геометрических  нивелированием I класса с точностью ±1 мм. Для этого в конструкциях  фундаментов и для дублирования в колонны иди стены подвала закладывают  (бетонируют) геодезические знаки — стенные и плитные марки, а в грунты — глубинные реперы в защитном колодце. Разность отметок марок и  исходного репера соответствует абсолютной осадке. Реперы закладывают на расстояние 50—160 и от здания с разных сторон в местах, удобных для обслуживания и вдали от проездов  транспорта.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS