Инструментальный контроль качества при вводе зданий в эксплуатацию и в период эксплуатации

Наиболее актуальными при вводе зданий в эксплуатацию и в ходе эксплуатации являются:

- контроль за состоянием наиболее ответственных конструкций;

- контроль за осадкой зданий и выявление причин чрезмерных и неравномерных осадок;

- контроль за развитием трещин и выявление причин их возникновения.

Натурные испытания конструкций зданий и сооружений вы­полняют посредством инструментального замера возникающих в конструкциях фактических напряжений. Методы неразрушающего контроля базируются на наблюдении, регистрации и анализе результатов взаимодействия физических полей (излучений) или веществ с объектом контроля, причем характер этого взаимодействия зависит от химического состава, строения, состояния структуры контролируемого объекта и т.п. В последнее время в зданиях с уникальными конструкциями (например, с большепролётными покрытиями) стали использовать системы постоянно действующего мониторинга за состоянием существующих конструкций. Для этого в местах наибольшего напряжения, в ответственных узлах, подверженных воздействию агрессивной среды, и других подобных точках устанавливают датчики, данные с которых передаются на компьютер, обрабатывающий информацию, на основании которой делаются выводы о состоянии конструкций.

Осадка зданий - перемещения здания в процессе строительства и эксплуатации, связанные с изменениями в грунтах оснований фундаментов. Нормативные документы регламентируют предельно допустимые вертикальные осадки зданий и неравномерные перемещения разных частей зданий.

В процессе строительства на песчаных грунтах обычно достигается 70-80% нормативной величины осадки зданий, на глинистых грунтах - 25-40%. Остальная часть осадки зданий происходит в период эксплуатации (более интенсивно у зданий на песчаных грунтах, достаточно медленно во времени - на глинистых грунтах). Осадка оснований фундаментов как системы, состоящей из отдельных элементов, вызывается отказом одного или нескольких элементов, при этом наиболее опасны факторы, вызывающие внезапные отказы.

Осадку зданий может вызвать взаимодействие следующих факторов:

· воздействие окружающей среды (агрессия, вибрация, морозное пучение, землетрясение, увлажнение, набухание грунта и другие);

· отклонение от нормативных требований по изготовлению, перевозке конструкций, монтажу, забивке свай, хранению, эксплуатации, контролю качества и несущей способности и другие;

· неправильные исходные данные (неточность расчета, неправильное определение характеристик грунта и другие), функциональные воздействия (расположенные рядом существующие здания, сваи или фундаменты, ограниченность площадки строительства и другие).

Осадочные трещины в конструкциях зданий, как правило, возникают лишь при неравномерных осадках. Различают следующие виды неравномерных осадок зданий: прогиб, выгиб, кручение, перенос. Причинами этих деформаций могут быть:

· неравномерность удельного давления на грунты оснований под подошвой фундаментов;

· неоднородность и разнопрочность грунтов оснований;

· неоднородность сжимаемости из-за различных факторов (например, наличие жесткости включений карстовых или других пустот, местное замачивание лессовых или оттаивание вечномерзлых грунтов и т.д.);

· влияние горных выработок (подработок) или отрывка открытых котлованов и траншей вблизи здания; влияние вибрации (например, забивка свай в непосредственной близости от здания).

При обследовании деформированных зданий составляют чертежи и выполняют фотоснимки, характеризующие расположение трещин и других деформаций, их размер и развитие, характер раскрытия трещин (кверху или книзу), расположение поперечных стен, расчленение здания трещинами на блоки и условия устойчивости отдельных блоков. Деформации прогиба, выгиба и перекоса часто вызываются различными модулями деформаций грунтов под разными участками зданий. При прогибе трещины концентрируются у фундамента и расширяются книзу. Они угасают к подоконникам первого этажа (реже второго). При выгибе трещины образуются в карнизе. Их количество и раскрытие уменьшаются книзу. Обычно прогиб здания менее опасен, чем выгиб. При прогибе здание почти никогда не теряет общей связи и не разламывается, не появляются опасные отдельно стоящие блоки.

В практике эксплуатации зданий (особенно старых кирпичных) наиболее часто наблюдается выгиб, что объясняется перегрузкой продольных стен наиболее тяжелыми торцевыми (часто глухими) стенами. Устройство в зданиях арочных проездов у торцов еще больше способствует этому явлению.

При изгибе стены (в ее плоскости) вследствие неравномерной осадки возникают трещины. По гипотезе наибольших касательных напряжений (О.Мор) первичные поверхностные разрушения всегда обнаруживают признаки сдвига. Эти поверхности всегда покрыты мельчайшей пылью, в то время как вторичные поверхности, обусловленные разрывом, обладают гладкой и твердой поверхностью. Наклонные трещины в стенах, цоколе, фундаменте с одинаковыми направлениями и раскрытием являются действием поперечных сил, а не изгибающих моментов. При изгибе трещины имеют форму параболы, причем при внезапных сильных осадках парабола имеет большую величину оси по сравнению с хордой. По наклону трещин нетрудно судить, какая часть здания оседает.

Зависимости относительного прогиба стен и максимального угла поворота определяют условия и возможности появления трещин в кирпичных зданиях при неравномерных осадках. Осадку зданий можно классифицировать и по степени ответственности последствий.

Трещины в конструкциях измеряют градуированной лупой. Она состоит из стеклянной пластинки с нанесенными на ней делениями по 7,5 мм в каждую сторону от нулевого деления. Пластинку с делениями закрепляют в специальной оправе, внутри которой лупа перемещается вверх или вниз. При отсчетах измерительную лупу накладывают на трещину. Нулевое или крайнее деление на стекле должно совпадать с краем измеряемой окружности. Отсчет производят по градуированной шкале, нанесенной на стеклянной пластинке.

При измерении трещин в затемненных участках следует пользоваться электрической лампой.

Трещины с раскрытием от 1 до 0,1 мм удобнее измерять трафаретами с нанесенными на них линиями различной толщины. При измерении трещин в конструкциях трафарет прикладывается к трещине и устанавливается таким образом, чтобы соответствующая линия совпадала с размером измеряемой трещины. Каждая трещина фиксируется в журнале; измерения периодически повторяются.

Вопросы для самопроверки:

1. Что включает геодезический контроль?

2. Какие современные приборы геодезического контроля используются в строительстве?

3. Назовите методы контроля качества в строительстве.

4. Назовите методы испытаний качества строительных материалов, изделий, конструкций при выполнении строительных работ.

5. Какие методы контроля качества относятся к разрушающим?

6. Какие методы контроля качества относятся к неразрушающим, в чём их особенности?

7. В чём суть акустического метода? магнитного метода? вихретокового метода?

8. Какие приборы неразрушающего контроля используются в строительстве?

9. Назовите основные задачи строительных лабораторий?

10. Виды испытаний, измерений и контроля, осуществляемые лабораторией.

11. Что понимают под испытанием материалов?

12. Какие механизмы используют для испытания материалов?

13. Как контролируется качество конструкций здания в процессе эксплуатации?

14. Что понимается под натурными испытаниями?

15. Что вызывает неравномерные осадки зданий?

16. Как контролируются трещины?