10617

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.И. Колесов, И.А. Ямбаев

ДИАГНОСТИКА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным, практическим занятиям и выполнению курсового проекта

по дисциплине «Диагностика строительных конструкций» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теория и проектирование

зданий и сооружений (заочная форма обучения, прикладная магистратура)

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 624.014 (075)

А.И. Колесов, И.А. Ямбаев. Диагностика строительных конструкций. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А.И. Колесов, И.А. Ямбаев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 73 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Приведены основные положения по вопросам эксплуатации, обследования и проектирования реконструкции конструкций зданий и сооружений.

Рассмотрены условия плановой оценки технического состояния эксплуатируемых строительных объектов со стальным каркасом путем обследований и, при необходимости, мониторинга.

Изложены особенности анализа качества стали в эксплуатируемых конструкциях. Обозначены цели и задачи, а также структура и особенности проведения монито-

ринга технического состояния конструкций зданий и сооружений по результатам обследований.

Выделены особенности проведения мониторинга эксплуатируемых зданий (сооружений) в зонах влияния нового строительства, а также мониторинга технического состояния уникальных зданий и сооружений.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным, практическим занятиям и выполнению курсового проекта по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теория и проектирование зданий и сооружений (заочная форма обучения, прикладная магистратура).

3

Введение.

Всвоей практической деятельности студент направления направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теория и проектирование зданий и сооружений может встречаться с диагностикой строительных конструкций или с их эксплуатацией. Во всех этих случаях ему необходимо четко представлять работу конструкций под нагрузкой.

Впредставленном учебно-методическом пособии:

Приведены основные положения по вопросам эксплуатации, обследования и проектирования реконструкции конструкций зданий и сооружений.

Рассмотрены условия плановой оценки технического состояния эксплуатируемых строительных объектов со стальным каркасом путем обследований и, при необходимости, мониторинга.

Изложены особенности анализа качества стали в эксплуатируемых конструкци-

ях.

Обозначены цели и задачи, а также структура и особенности проведения мониторинга технического состояния конструкций зданий и сооружений по результатам обследований.

Выделены особенности проведения мониторинга эксплуатируемых зданий (сооружений0 в зонах влияния нового строительства, а также мониторинга технического состояния уникальных зданий и сооружений.

Рассмотрена классификация аварий зданий и сооружений и рекомендации по их предупреждению.

Затрагиваются вопросы диагностики и расчета уникальных высотных и большепролетных зданий и сооружений.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к занятиям по учебной дисциплине Б1.В.ОД.6 Диагностика строительных конструкций по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теория и проектирование зданий и сооружений Отдел магистратуры Управления подготовки научных и научно-педагогических кадров, Гидротехническое строительство Отдел магистратуры Управления подготовки научных и научно-педагогических кадров

4

РАЗДЕЛ 1. ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБСЛЕДОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

1.1. Основные требования к конструкциям зданий и сооружений на стадии эксплуатации

Вопросы к конструкциям зданий и сооружений, выявляемые в процессе их эксплуатации, имеют важное значение как для обеспечения нормативной работы эксплуатируемых конструкций, так и для вероятного учета выявленных дефектов и повреждений при новом проектировании и строительстве.

В настоящее время обновлено и опубликовано ряд нормативных документов, регламентирующих вопросы эксплуатации зданий и сооружений в современных условиях [1. 2. 3. 4. 5. 20]. Указанные нормативные документы являются основой для контроля степени конструктивной безопасности зданий и сооружений при их эксплуатации и, следовательно, при проектировании и расчетах.

Важнейшие показатели, обеспечивающие безопасную эксплуатацию зданий и сооружений с каркасами из любого материала – это:

–техническое состояние оснований под ними;

–техническое состояние строительных конструкций;

–способность несущих конструкций противостоять угрозам криминального и террористического характера.

При комплексном обеспечении безопасной эксплуатации здания или сооружения оценку показателей получают путем проведения плановых обследований в соответствии с требованиями соответствующих документов.

По результатам таких обследований, как правило, разрабатывают соответствующие Мероприятия по дальнейшей эксплуатации (плановый ремонт, местные усиления и т.д.).

Для конкретизации требований по эксплуатации зданий и сооружений в [1] уточнены следующие термины:

–нормальная эксплуатация – эксплуатация строительного объекта в соответствии с условиями, предусмотренными в строительных нормах или в задании на проектирование, включая техническое обслуживание, капитальный ремонт и реконструкцию;

–расчетный срок службы – установленный в нормах или в задании на проектирование период использования строительного объекта по назначению до капитального ремонта или реконструкции;

–долговечность – способность строительного объекта сохранять физические свойства, установленные при проектировании и полученные при сдаче объекта в экс-

5

плуатацию и обеспечивающие его нормальную эксплуатацию в течение расчетного срока службы;

–агрессивная среда – среда эксплуатации объекта, вызывающая уменьшение сечений или деградацию свойств материалов конструкций во времени;

–надежность строительного объекта – способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации;

–жизненный цикл – общий период времени существования здания или сооружения от начала эксплуатации до его ликвидации.

1.2. Показатели надежности и долговечности конструкций зданий и соору-

жений

Основным показателем надежности конструкций зданий или сооружений является невозможность превышения в них предельных состояний при действии наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок в течение расчетного срока их эксплуатации.

Надежность конструкций зданий зависит от расчетных ситуаций при эксплуата-

ции:

–установившаяся – ситуация, имеющая небольшую продолжительность по сравнению со сроком службы (эксплуатация между капитальными ремонтами, между изменениями технологического процесса);

–переходная – ситуация, имеющая малую продолжительность (собственно сам капитальный ремонт или реконструкция строительного объекта);

–аварийная ситуация – при особых воздействиях, не предусмотренных проектом для стадии эксплуатации; в этом случае надежность конструкций следует обеспечивать за счет проведения специальных мероприятий:

а) принятие конструктивных мер, которые защищают эксплуатируемое здание (сооружение) от аварийного состояния или прогрессирующего разрушения;

б) выполнение технического обследования конструкций, попавших под особые воздействия, –

с обоснованием расчетами по нормативным документам.

Для обеспечения требуемой долговечности конструкций в период эксплуатации следует обеспечивать:

–их проектное назначение;

–контроль за влиянием окружающей среды;

–своевременную защиту от негативных воздействий материалов и конструкций

здания.

6

Необходимые меры по обеспечению долговечности конструкций определяются

взависимости от нормативных сроков службы зданий и сооружений:

–временные здания и сооружения – 10 лет;

–здания и сооружения, эксплуатируемые в условиях агрессивных сред – ≥ 25

лет;

–здания и сооружения массового назначения, эксплуатируемые в обычных ус-

ловиях (здания жилищного, гражданского и производственного назначений) – ≥ 50 лет;

– уникальные здания и сооружения: основные музеи, хранилища национальных ценностей, монументальные сооружения, стадионы, театры, здания высотой более 75 м или пролетами ≥ 42 м, с примерным сроком службы ≥ 100 лет.

1.3. Основные условия плановой оценки технического состояния эксплуатируемых строительных объектов со стальным каркасом путем обследования и

мониторинга

–Обследование технического состояния конструкций зданий и сооружений проводится специализированными организациями, оснащенными современной приборной базой, имеющими высококвалифицированных специалистов.

–Первое обследование технического состояния проводится через два года после ввода объектов в эксплуатацию.

–Последующие обследования технического состояния проводятся один раз в 10 лет (5 лет для зданий и сооружений, работающих:

–в агрессивных средах;

–при наличии вибрации;

–при повышенной влажности;

–при сейсмичности в 7 баллов и более по специальным предписаниям контролирующих органов).

–Для уникальных зданий и сооружений рекомендуется постоянный режим мониторинга.

–Внеплановые обследования технического состояния проводятся в следующих

случаях:

= при обнаружении в процессе эксплуатации значительных деформаций конструкций;

= после пожаров; = после аварий;

= после стихийных бедствий (ураганы, землетрясения и т.п.);

7

=при необходимости срочно изменить технологический процесс в производственном здании или функциональное назначение гражданского или общественного здания.

– Результаты обследований технического состояния конструкций зданий (сооружений) в каждом случае оформляется в виде Отчетов (Заключений) и содержат все необходимые сведения для принятий обоснованных решений по реализации рекомендованных мероприятий.

– Средства измерений и контроля, применяемые при обследовании технического состояния конструкций, должны быть поверены в установленном порядке и соответствовать нормативным документам по метрологическому обеспечению.

– При обнаружении во время проведения обследований повреждений конструкций, которые могут привести:

=к резкому снижению их несущей способности;

=к нарушению нормальной работы оборудования;

=к кренам, которые могут привести к потере устойчивости отдельных конструкций, – необходимо немедленно проинформировать об этом письменно эксплуатирующую организацию.

1.4. Общие правила проведения планового обследования конструкций зда-

ний и сооружений

По результатам обследований конструкций зданий и сооружений их техническое состояние оценивают по следующим категориям [4]:

–нормативное, при котором количественное и качественное значение параметров по всем критериям для конструкций соответствует требованиям нормативных документов;

–исправное, при котором отсутствуют дефекты и повреждения, влияющие на снижение несущей способности и эксплуатационной пригодности конструкций;

–работоспособное, при котором некоторые из контролируемых параметров численно не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но не приводят к нарушению работоспособности, а несущая способность с учетом обнаруженных дефектов и повреждений обеспечивается;

–ограниченно работоспособное, при котором обнаруженные дефекты и повреждения дают некоторое снижение несущей способности, но функционирование конструкций еще возможно при контроле за их состоянием и обеспечении надлежащих условий эксплуатации (уменьшение, например, нагрузок);

8

–недопустимое, при котором из-за обнаруженных дефектов и повреждений снижение несущей способности и эксплуатационных характеристик не обеспечивает безопасного пребывания людей и сохранности оборудования; необходимо проведение страховочных мероприятий и усиление конструкций;

–аварийное, при котором выявленные повреждения свидетельствуют об исчерпании несущей способности, опасности обрушения; требуется принятие срочных противоаварийных мероприятий.

Плановое обследование конструкций проводится в двух видах:

–комплексное;

–выборочное.

Комплексное обследование технического состояния проводят в случае, если необходимо получить количественную оценку фактических показателей состояния конструкций для выполнения капитального ремонта или реконструкции. При этом получаемая информация в результате обследования должна быть достаточной для рассмотрения вариантов капитального ремонта или проектирования реконструкции.

Выборочное (некомплексное) обследование проводится в плановом порядке для определения нормативного или работоспособного технического состояния конструкций. Если при этом будут выявлены повреждения, характерные для ограниченно работоспособного состояния конструкций, то информация о них должна быть достаточной для вариантного усиления таких конструкций.

Для конструкций зданий и сооружений, находящихся по результатам плановых обследований в нормативном и работоспособном состояниях, эксплуатация разрешается без ограничений. Для таких конструкций устанавливают даты периодических обследований в процессе эксплуатации.

Если по результатам планового обследования конструкций здания (сооружения) установлено их ограниченно работоспособное состояние, то разрабатывают мероприятия по усилению таких конструкций и назначают дополнительные даты их периодических обследований в процессе последующей эксплуатации.

При обнаружении аварийного состояния конструкций эксплуатация здания (сооружения) не допускается.

Обследование технического состояния зданий и сооружений проводят в 3 этапа:

–подготовка к проведению обследования;

–предварительное (визуальное) обследование;

–детальное (инструментальное) обследование.

9

При сокращении Заказчиком объемов обследования, снижающем достоверность заключения о техническом состоянии объекта, Заказчик сам несет ответственность за низкую достоверность результатов.

На основе выполнения подготовительных работ устанавливают [4]:

–автора проекта;

–год разработки проекта;

–конструктивную схему здания;

–время возведения здания или сооружения;

–геометрические размеры конструкций;

–расчетную схему с проектными нагрузками;

–сертификаты и паспорта на примененные изделия и материалы;

–характеристики грунтового основания;

–программу обследований.

На основе предварительного (визуального) обследования:

–готовят ведомости дефектов и повреждений с фотофиксацией и с указанием вероятных причин появления;

–рассматривают необходимость проведения инженерно-геологических изыска-

ний;

–уточняют конструктивную схему;

–определяют предварительную оценку технического состояния.

Детальное обследование технического состояния включает в себя следующие работы:

–измерение (инструментальное) геометрических параметров;

–инженерно-геологические изыскания (при необходимости на основе предварительного обследования);

–инструментальное определение параметров выявленных дефектов и поврежде-

ний;

–уточнение фактических характеристик материалов конструкций;

–измерение (или анализ представленных данных лабораторий) параметров эксплуатационной среды;

–определение реальных эксплуатационных нагрузок;

–разработка реальной расчетной схемы (конечно-элементной модели) конст-

рукций;

–определение перемещений от нормативных нагрузок каждого загружения и от их сочетаний с применением не менее двух сертифицированных программ для ЭВМ;