Состоянии зданий и сооружений

По окончании всего цикла работ по обследованию составляется заключение о техническом состоянии зданий и сооружений рассматриваемого объекта.

Заключение должно содержать: 1) задание, на основе которого выполнена работа; 2) использованные первоисточники (техническая документация и т.п.); 3) кем и когда выполнены обследования объекта и поверочные расчеты; 4) краткое описание архитектурно - планировочного решения, технологического назначения объекта и условий эксплуатации; 5) результаты натурного' обследования, включая данные о физико-механических характеристиках оснований, фундаментов и надземных несущих конструкций, характерные дефекты, снижающие прочность и жесткость здания (сооружения); 6) результаты поверочных расчетов; 7) выводы о несущей способности оснований, фундаментов и надземных конструкций; 8) первоочередные мероприятия по усилению (в случае необходимости); 9) мероприятия по технике безопасности.

Среди перечисленных разделов заключения ключевым является вопрос о несущей способности конструкций зданий и сооружений. Ответ на него получают в результате проведения поверочного расчета несущей способности оснований и конструкций объекта, используя результаты данного обследования.

Выполняя поверочный расчет фактической несущей способности реконструируемых зданий и сооружении, нагрузки и воздействия следует принимать, руководствуясь положениями норм, и уточнять на основании проведенных обследований.

Действительные постоянные нагрузки от собственного веса конструкций должны быть установлены на основании определения плотности и фактических размеров элементов.

Путем случайного отбора образцов, количество которых должно быть не менее 5, рекомендуется определять нормативные нагрузки от собственного веса конструкций путем статистической обработки результатов взвешивания образцов. Этот способ целесообразен для материалов, обладающих существенной изменчивостью плотности: легких и ячеистых бетонов, засыпок, утеплителей и др. Для стали и тяжелого бетона плотность устанавливается по справочным данным.

Способ определения нагрузок от собственного веса путем установления плотности образцов предполагает их взвешивание, вычисление объема и на основании этих данных получение плотности, которая и является исходной для установления фактической нагрузки.

Нормативное значение плотности, а соответственно и нагрузки определяют по формуле

где

— среднее арифметическое значение результатов определения нагрузки (плотности);

— среднее квадратичное отклонение результатов определения нагрузки (плотности); P_i — нагрузка (плотность), определенная по результатам взвешивания и обмера i-гo образца; п — количество образцов; t—коэффициент, учитывающий объем выборки и определяющий доверительный интервал для среднего значения нормально распределенной случайной величины с доверительной вероятностью 0,95.

Значение коэффициента t в зависимости от

количества обследованных образцов п

п 5 6 7 8 9 12 15 20 25 30 40 50 и более

t 2,13 2,02 1,94 1,89 1,86 1,80 1,76 1,73 1,71 1,70 1,68 1,67

Временные длительные нагрузки необходимо устанавливать с учетом норм, с уточнением действительной схемы расположения на основании паспортных данных или рабочих чертежей, при их отсутствии — по обмерочным чертежам, а при возможности — путем взвешивания.

При определении временных кратковременно действующих нагрузок на эксплуатируемых объектах необходимо пользоваться нормативными или паспортными данными, но при этом допускается учитывать фактический характер и величину. Так, при определении вертикальных крановых нагрузок, действующих на конструкции здания, разрешается учитывать фактическое размещение кранов и приближение крановой тележки к колоннам при условии, что имеются ограничители сближения и перемещения кранов и тележек или другие гарантирующие меры ограничения зоны действия кранов.

При специальном обосновании на период производства строительных работ по реконструкции в соответствии с указаниями действующих норм по нагрузкам для периода возведения при новом строительстве допускается уменьшать значения снеговых, ветровых, гололедных и климатических температурных нагрузок и воздействий, а также принимать нормативные значения эквивалентных равномерно распределенных нагрузок от оборудования и складируемых материалов по фактическим величинам.

Проведение поверочных расчетов обследуемых строительных конструкций зданий и сооружений можно разделить на два этапа: 1) определение несущей способности отдельных элементов (расчет по предельным состояниям первой группы); 2) определение усилий в конструкциях от внешних нагрузок и воздействий, соответствующих проектному заданию на реконструкцию.

В случаях, когда конструкции выполнены в соответствии с проектом и не имеют дефектов и повреждений, при наличии технической документации, включая данные о их несущей способности, поверочные расчеты могут быть выполнены в ограниченном объеме: производят сопоставление внутренних усилий, возникающих от расчетных нагрузок, с несущей способностью конструкций, приведенной в технической документации.

Поверочные расчеты несущей способности существующих конструкций должны выполняться по данным проведенных обследований, т.е. учитывать фактические размеры сечений, прочностные и деформативные характеристики материалов, обнаруженные дефекты и повреждения и др.

Целесообразно выделить среди подлежащих проверке расчетом конструкций две группы: не имеющие дефектов (повреждений) и с дефектами (повреждениями), способными снизить несущую способность элементов.

Конструкции первой группы при условии их эксплуатации под проектной нагрузкой не менее 10 лет, а также в случаях, когда предлагаемые в дальнейшем изменения нагрузок не приведут к увеличению внутренних усилий (М, N, Q), могут проверяться расчетом по нормам, действующим во время их проектирования. В противном случае расчет конструкций следует выполнять по нормам, действующим на момент обследований.

При этом необходимо внимательно относиться к выбору расчетных величин прочностных характеристик материалов, не забывая, что, например, для железобетонных конструкций класс бетона и арматурной стали и их прочностные нормативные и расчетные характеристики по действующим в настоящее время нормам установлены при обеспеченности 0,95, что соответствует технологическому уровню современных предприятий строительной индустрии и металлургической промышленности. Для определения исходных прочностных характеристик материалов, конструкций, возведенных в прошлом, необходимо воспользоваться обработкой опытных данных по методике, приведенной ниже.

В процессе обработки результатов обследований сопоставляют действительные (полученные при испытаниях) прочностные характеристики материалов конструкций с заложенными в проекте.

При этом для установления нормативных значений сопротивлений материалов по результатам испытаний, полученных в процессе обследований как для отдельных образцов, так и для испытаний, выполненных на натурных конструкциях с применением безобразцовых методов, способами, рассмотренными в § 4.4, 5.2, 5.4, 5.6 и утвержденными соответствующими ГОСТами или другими нормативными документами, используются вероятностные оценки.

Средние значения прочностных характеристик материалов, таких, как предел текучести или временное сопротивление стали, прочность бетона на сжатие, определяют по формуле

где п — количество образцов (испытаний); R_qi — результат, полученный в i-м испытании (образце).

Среднее квадратичное отклонение для выборки

Нормативное значение прочностной характеристики

где β — коэффициент, учитывающий объем испытаний и с доверительной вероятностью 0,9 определяющий нижнюю 95 %-ную допустимую границу для нормально распределенной случайной величины:

n 5 6 7 8 9 10 11 12 15 20 30 50 и более

Р .3,34 3,04 2,90 2,69 2,58 2,50 2,44 2,39 2,78 2,16 2,04 1,94

Переход от нормативных значений сопротивлений к расчетным, а также способы перехода от определяемой прочностной характеристики (предел текучести — для стали, класс по прочности на сжатие — для бетона и др.) к другим характеристикам прочности и деформативности осуществляются в соответствии с требованиями СНиПов.

Действующими нормами по проектированию бетонных и железобетонных конструкций введена новая характеристика бетона по прочности—«класс бетона» взамен ранее принятой — «марки бетона». Взаимосвязь этих характеристик может быть осуществлена посредством использования данных, приведенных в табл. 5.3.

Условную марку бетона определяют по формуле

В/[0,0980665 (1 — 1,64V)], (5.5)

где В — числовое значение класса бетона, МПа; 0,0980665 — переходной коэффициент от МПа к кгс/см²; V — номинальное значение коэффициента вариации прочности бетона.

Таблица 5.3. Данные по соотношению между марками и

классами бетона по прочности на сжатие

Примечание. Условная марка бетона — среднее значение прочности бетона из серии образцов (кгс/см²), приведенной к прочности образца базового размера (куба с ребром 15 см) в соответствии с ГОСТ 10180—78, при номинальном значении коэффициента вариации прочности бетона.

Конструкции, относящиеся ко второй группе, необходимо рассчитывать по нормам, действующим на период обследования с учетом их фактического состояния.

Часто особенности действительной работы конструкций, имеющих дефекты и повреждения, учесть прямым расчетом затруднительно. В этих случаях допускается вводить в расчет коэффициенты условий работы, которые устанавливаются научно-исследовательской или проектной организацией на основе специальных исследований и опыта эксплуатации конструкций. В качестве примера можно привести методику оценки несущей способности кирпичной кладки, имеющей повреждения, разработанную ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Госстроя СССР.

Условие, при котором поврежденные каменные и армокаменные конструкции подлежат усилению, имеет вид

К_б.п F ≥ ФК_тр, (5.6)

где К_б.п— коэффициент безопасности (К_б.п = 1,7— для неармированной кладки, 1,5 — для кладки с сетчатым армированием); F — фактическая нагрузка в момент обследования; Ф — несущая способность конструкции без учета повреждений, определяемая по фактическим значениям площади сечений, гибкости и прочности материалов кладки в соответствии с указаниями.

При этом в формулы для расчета конструкции подставляется средний предел прочности кладки R, который при известной марке кирпича и раствора принимается равным удвоенной величине расчетного сопротивления кладки R.

Коэффициент снижения несущей способности К_тркаменных конструкций при наличии повреждений кладки стен, столбов и простенков вертикальными воздействиями и неравномерными осадками оснований определяют по табл. 5.4.

Задача определения усилий в несущих строительных элементах решается путем статического расчета конструкций, который осуществляется известными методами строительной механики, в том числе с использованием ЭВМ. В необходимых случаях выполняют расчет на действие динамических (технологических или сейсмического характера) нагрузок, а также проверяют устойчивость сооружения в целом и его элементов.

Важнейшим этапом расчета является установление конструктивной расчетной схемы здания или сооружения и нагрузок, наиболее отвечающих действительности. Здесь необходимо обратить внимание на фактическое исполнение узлов опирания и сопряжения элементов конструкций, на наличие и состояние связей, обеспечивающих пространственную жесткость зданий и сооружений и их элементов. Следует учесть фактические и предполагаемые сочетания постоянных и временных нагрузок и другие принятые в расчете предложения.

Таблица 5.4. Значения коэффициента снижения несущей способности

кладки в зависимости от характера повреждений

При расчетах необходимо стремиться к выявлению скрытых резервов несущей способности элементов, существенное увеличение которой может дать учет пространственной работы конструкций, рассчитанных ранее как плоские.

В статически неопределимых конструкциях по возможности желательно учесть развитие пластических деформаций и вести расчет с учетом схемы предварительно выявленного месторасположения пластических шарниров.

В частности, в железобетонных конструкциях пластические шарниры часто появляются в узловых соединениях неразрезных ригелей с колоннами из-за недостаточности площади опорной арматуры, некачественно выполненного сварного соединения, несоосности стыкуемых арматурных стержней ригеля и колонны и др.

Некоторый запас прочности конструкции могут иметь за счет завышенных сечений, подбор которых до введения методов расчета по предельным состояниям производился по завышенным нормам нагрузок и заниженным допускаемым напряжениям.

Заключение о техническом состоянии зданий и сооружений служит основой для предварительного решения о целесообразности реконструкции строительной части объекта.