10619

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 Гидротехническое строительство (очная 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. – 74 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 (сооружений0 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 дисциплине «Диагностика строительных конструкций» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Гидротехническое строительство (очная 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;