лекции по мдк 04.01. Жилищнокоммунальное обслуживание
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
2.1 Параметры, характеризующие техническое состояние зданий. Эксплуатационные требования к зданиям Параметры, характеризующие техническое состояние здания Техническое состояние здания в целом является функцией работоспособности отдельных конструктивньк элементов и связей между ними. Математическое описание процесса изменения технического состояния зданий, состоящих из большого числа конструктивных элементов, представляет значительные трудности. Это обусловлено тем, что процесс изменения работоспособности технических устройств характеризуется неопределенностью и случайностью. Факторы, вызывающие изменения работоспособности здания в целом и отдельных его элементов, подразделяются на 2 группы: внутренние и внешние. К внутренним факторам относятся: физико-химические процессы, протекающие в материалах конструкций; нагрузки и процессы, возникающие при эксплуатации; конструктивные; качество изготовления. К внешним факторам относятся: климатические (температура, влажность, солнечная радиация); характер окружающей среды (ветер, пыль, биологические факторы); качество эксплуатации. В процессе эксплуатации зданий их техническое состояние изменяется. Это выражается в ухудшении количественных характеристик работоспособности, в частности надежности. Ухудшение технического состояния зданий происходит в результате изменения физических свойств материалов, характера сопряжений между ними, а также размеров и форм. Причиной изменения технического состояния зданий являются также разрушение и другие виды потери работоспособности конструктивных материалов. Полное время эксплуатации здания можно разделить на три периода: приработки, нормальной эксплуатации, интенсивного износа. Со временем несущие и ограждающие конструкции, а также оборудование зданий и сооружений изнашиваются, стареют. В начальный период эксплуатации зданий происходит взаимная приработка элементов. Происходит снижение механических, прочностных и ухудшение эксплуатационных характеристик конструкций зданий. Все эти изменения могут быть как общими, так и локальными, они происходят самостоятельно и в совокупности. Наибольшее число дефектов, отказов и аварий приходится на процесс строительства и в первый период эксплуатации зданий и сооружений. Главные причины: недостаточное качество изделий, монтажа, осадка оснований, температурно-влажностные изменения и т.д. Построечный и первый послепостроечный периоды характеризуются приработкой всех элементов в сложной единой системе здания. В этот период происходят сдвиг и отрыв внутренних стен от наружных, усадка, температурные деформации конструкции, ползучесть материалов и т.д. По окончании периода приработки конструкций и элементов зданий и сооружений (после заделки дефектных участков) в период нормальной эксплуатации число отказов снижается и стабилизируется. Основными в этот период являются внезапные деформации, связанные с условиями работы и эксплуатации элементов. Причиной внезапных деформаций могут быть неожиданные концентрации нагрузок, ползучесть материалов, неудовлетворительная эксплуатация, температурно-влажностные воздействия, неправильное выполнение ремонтных работ. Третий период — это период интенсивного износа, который связан со старением материала конструкций, снижением его упругих свойств. Конструкции и оборудование даже при нормальных условиях эксплуатации имеют разные сроки службы и изнашиваются неравномерно. Продолжительность службы отдельных конструкций зависит от материалов и условий эксплуатации. На долговечность конструктивных элементов влияют конструктивное решение и капитальность здания в целом; в зданиях, выполненных из прочных материалов и надежных конструкций, любой элемент служит дольше, чем в зданиях из недолговечных материалов. Во время эксплуатации конструктивные элементы и инженерное оборудование зданий под воздействием природных условий и деятельности человека постепенно теряют свои эксплуатационные качества. С течением времени происходит снижение прочности, устойчивости, ухудшаются тепло- и звукоизоляционные, водо- и воздухопроницаемые свойства. Это явление называется физическим (материальным, техническим) износом и определяется в относительных величинах (%) и в стоимостном выражении. Для технической характеристики состояния отдельных конструкций здания возникает необходимость определить его физический износ. Физический износ — величина, характеризующая степень ухудшения технических и связанных с ними других эксплуатационных показателей здания на определенный момент времени, в результате чего происходит снижение стоимости конструкции здания. Под физическим износом понимают потерю зданием с течением времени несущей способности (прочности, устойчивости), снижение тепло- и звукоизоляционных свойств, водо- и воздухонепроницаемости. Основными причинами физического износа являются воздействия природных факторов, а также технологических процессов, связанных с эксплуатацией здания. Процент износа зданий определяют по срокам службы или фактическому состоянию конструкций, пользуясь правилами оценки физического износа, где в таблицах устанавливаются признаки износа, количественная оценка и определяется физический износ конструкций и систем (в %). Физический износ устанавливают: на основании визуального осмотра конструктивных элементов и определения процента потери или эксплуатационных свойств вследствие физического износа с помощью таблиц; экспертным путем с оценкой остаточного срока службы; расчетным путем; инженерным обследованием зданий с определением стоимости работ, необходимых для восстановления его эксплуатационных свойств. Физический износ определяется сложением величин физического износа отдельных элементов здания: стен, перекрытий, крыши, кровли, полов, оконных и дверных устройств, отделочных работ, внутренних санитарно-технических и электротехнических устройств и других элементов. 2.2 Нагрузки и воздействия на здания. Износ зданий Нагрузки и воздействия на здание В процессе эксплуатации здание испытывает на себе действие различных нагрузок. Этим силам сопротивляется сам материал конструкции, в нем возникают внутренние напряжения. Одни из этих сил действуют на здание непрерывно и называются постоянными нагрузками, другие — лишь в отдельные отрезки времени и называются временными нагрузками. Постоянные нагрузки. К постоянным нагрузкам относится собственная масса здания, которая в основном состоит из масс конструктивных элементов несущего остова. Собственная масса действует постоянно во времени и по направлению сверху вниз. Естественно, что напряжения в материале несущих конструкций в нижней части здания будут всегда больше, чем в верхней. В конечном счете все воздействие собственной массы передается на фундамент, а через него — на грунт основания. Собственная масса всегда была не только постоянной, но и главной, основной нагрузкой на здание. Лишь в последние годы строители и конструкторы столкнулись с совершенно новой проблемой: не как надежно опереть здание на грунт, а как его «привязать», заанкерить к земле, чтобы его не оторвали от земли другие воздействия, в основном метровые усилия. Это произошло потому, что собственная масса конструкций в результате применения новых высокопрочных материалов и новых конструктивных схем все время уменьшалась, а габариты зданий росли. Увеличивалась площадь, на которую действует ветер, иначе говоря, парусность здания. И, наконец, воздействие ветра стало более «весомым», чем воздействие массы здания, и здание стало стремиться к отрыву от земли. Временные нагрузки. Ветровая нагрузка является одной из основных временных нагрузок. С увеличением высоты воздействие ветра возрастает. Так, в средней полосе России нагрузка от ветра (скоростной напор ветра) на высоте до 10 м принимается равной 270 Па, а на высоте 100 м она уже равна 570 Па. В горных районах, на морских побережьях воздействие ветра намного возрастает. Например. в некоторых районах береговой полосы Арктики и Приморья нормативное значение ветрового напора на высоте до 10 м равно 1 кПа. С подветренной стороны здания возникает разряженное пространство, создающее отрицательное давление ветра — отсос, который увеличивает общее воздействие ветра. Ветер меняет как направление, так и скорость. Сильные порывы ветра создают, кроме того, и ударное, динамическое воздействие на здание, что еще более усложняет условия для работы конструкции. С большими неожиданностями столкнулись градостроители, когда стали возводить в городах здания повышенной этажности. Оказалось, что улица, на которой никогда не дули сильные ветры, с возведением на ней многоэтажных зданий стала очень ветреной. С точки зрения пешехода, ветер со скоростью 5 м/с уже становится надоедливым: он развевает одежду, портит прическу. Если скорость немного больше, то ветер уже поднимает пыль, кружит обрывки бумаг, становится неприятным. Высокое здание является основательной преградой для движения воздуха. Ударяясь об эту преграду, ветер разбивается на несколько потоков. Одни из них огибают здание, другие устремляются вниз, а затем у земли также направляются к углам здания, где и наблюдаются самые сильные потоки воздуха, в 2 — 3 раза превышающие по своей скорости ветер, который дул бы на этом месте, если бы не было здания. При очень высоких зданиях сила ветра у основания здания может достигать такого значения, что может повалить пешеходов с ног. Амплитуда колебаний высотных зданий достигает больших размеров, что отрицательно влияет на самочувствие людей. Предусмотреть, рассчитать заранее действие ветра при высотном строительстве очень сложно. В настоящее время строители прибегают к экспериментам в аэродинамической трубе. Как и авиастроители, они обдувают в ней модели будущих зданий и в какой-то мере получают реальную картину воздушных потоков и их силу. Снеговая нагрузкатакже относится к временным нагрузкам. Особенно внимательно надо подходить к влиянию снеговой нагрузки на разновысотные здания. На границе между повышенной и пониженной частями здания возникает так называемый «снеговой мешок», где ветер собирает целые сугробы. При переменной температуре, когда происходит поочередное подтаивание и вновь замерзание снега и при этом еще сюда попадают взвешенные частицы из воздуха (пыль, копоть), снеговые, точнее, ледяные массивы становятся особенно тяжелыми и опасными. Снеговой покров из-за ветра ложится неравномерно как при плоских, так и при скатных кровлях, создавая асимметрическую нагрузку, которая вызывает дополнительные напряжения в конструкциях. К временным относится полезная нагрузка(нагрузка от людей, которые находятся в здании, и оборудования, мебели, складируемых материалов и др.). Возникают в здании напряжения и от воздействия солнечного тепла и мороза. Это воздействие называется температурно-климатическим. Нагреваясь солнечными лучами, строительные конструкции увеличивают свой объем и размеры. Охлаждаясь во время морозов, они уменьшаются в своем объеме. При таком «дыхании » здания в его конструкциях возникают напряжения. Если здание имеет большую протяженность, эти напряжения могут достичь высоких значений, превышающих допустимые, и здание начнет разрушаться. Аналогичные напряжения в материале конструкции возникают и при неравномерной осадке здания, которая может произойти не только из-за разной несущей способности основания, но и из-за большой разницы в полезной нагрузке или собственной массы отдельных частей здания. Например, здание имеет многоэтажную и одноэтажную части. В многоэтажной части на перекрытиях расположено тяжелое оборудование. Давление на грунт от фундаментов многоэтажной части будет намного больше, чем от фундаментов одноэтажной, что может вызвать неравномерность осадки здания. Чтобы снять дополнительные напряжения от осадочных и температурных воздействий, здание «разрезают» на отдельные отсеки деформационными швами. Если здание защищают от температурных деформаций, то шов называется температурным. Он отделяет конструкции одной части здания от другой, за исключением фундаментов, так как фундаменты, находясь в земле, не испытывают температурного воздействия. Таким образом, температурный шов локализует дополнительные напряжения в пределах одного отсека, препятствуя передаче их на соседние отсеки, тем самым, препятствуя их сложению и увеличению. Если здание защищают от осадочных деформаций, то шов называется осадочным. Он отделяет одну часть здания от другой полностью, включая и фундаменты, которые благодаря такому шву имеют возможность перемешаться один по отношению к другому в вертикальной плоскости. При отсутствии швов трещины могли бы возникнуть в неожиданных местах и нарушить прочность здания. Особые воздействия на здания.Кроме постоянных и временных существуют еще особые воздействия на здания. К ним относятся: сейсмические нагрузки от землетрясения, взрывные воздействия, нагрузки, возникающие при авариях; воздействия от неравномерных деформаций основания при замачивании просадочных грунтов, при оттаивании вечномерзлых грунтов, в районах горных выработок и при карстовых явлениях. По месту приложения устий нагрузки подразделяются на сосредоточенные иравномерно распределенные(собственная масса, снег и др.). По характеру действиянагрузки могут быть статическими, т.е. постоянными по величине во времени (собственная масса конструкций), и динамическими(ударными), например порывы ветра. Таким образом, на здание действуют самые разные нагрузкипо величине, направлению, характеру действия и месту приложения. Может получиться такое сочетание нагрузок, при котором они все будут действовать в одном направлении, усиливая друга друга. Именно на такие неблагоприятные сочетания нагрузок рассчитывают конструкции здания, допустимые значения которых приведены в нормативных документах. Износ зданий Во время эксплуатации жилые здания, их конструктивные элементы и инженерное оборудование под воздействием природных условий и деятельности человека постепенно теряют свои первоначальные эксплуатационные качества. Физический износ здания. С течением времени происходит снижение прочности, устойчивости, ухудшаются тепло- и звукоизоляционные, водо- и воздухопроницаемые качества, отдельные элементы разрушаются и подвергаются коррозии. Эти явления называются физическим (материальным, техническим) износом и определяются в относительных величинах (процентах) или в стоимостном выражении. По физическому износу отдельных конструктивных элементов и систем инженерного оборудования устанавливают износ здания в целом. Основными факторами, влияющими на время достижения зданием предельно допустимого физического износа, являются: качество применяемых строительных материалов; периодичность и качество проводимых ремонтных работ; качество технической эксплуатации; качество конструктивных решений при капитальном ремонте; период неиспользования здания; плотность заселения. Перечисленные факторы говорят сами за себя, однако стоит добавить, что при неиспользовании здания (отселенное здание) физический износ увеличивается в несколько десятков раз быстрее, чем при нормальной эксплуатации заселенного дома. Значительное влияние на рост физического износа отселенного здания оказывает измененный тепловлажностный режим внутри здания, что приводит к ускоренному разрушению конструктивных элементов и инженерного оборудования. В жилищном хозяйстве физический износ отдельных элементов, деталей, узлов или частей здания определяют их осмотром (визуальным способом), используя простейшие приспособления. Точное определение физического износа здания состоит в том, что на основе инженерных обследований и лабораторных испытаний устанавливают физический износ каждого элемента. Процент износа всего здания определяют как среднее арифметическое значение износа отдельных конструктивных элементов, взвешенных по их удельным весам в общей восстановительной стоимости объекта. Определение износа зданий путем инженерных исследований связано с затратой времени на изыскание, лабораторные испытания и камеральную обработку данных. Поэтому в большинстве случаев пользуются нормативными сроками, которые приведены в соответствующих инструкциях. Однако в них нормативный срок службы большинства конструкций определен с учетом ремонтно-наладочных работ. Если их не выполнять, то конструкция выйдет из строя преждевременно. Невыполнение незначительных по объему плановых работ иногда может явиться причиной выхода из строя полностью всего элемента. Например, нормативный срок службы неоцинкованных стальных кровель определен в 20 лет. Но такой срок может быть обеспечен только при периодической окраске покрытия. Нарушение этого требования приводит к интенсивной коррозии металла и выходу кровли из строя. Следовательно, под сроком службы зданияпонимают продолжительность его безотказного действия. Как правило, продолжительность безотказной работы элементов здания, его систем и приборов неодинакова. При определении нормативных сроков службы здания принимают средний безотказный срок службы основных несущих элементов: фундаментов и стен. При этом сроки службы отдельных элементов здания могут быть в 2—3 раза меньше нормативного срока службы здания. Для безотказного и комфортного пользования зданием в течение всего срока эксплуатации эти элементы приходится полностью заменять. За весь срок службы (до полной замены) элементы здания и его инженерные системы неоднократно налаживают, восстанавливают износившиеся элементы, которые не могут эксплуатироваться до полного износа без ремонтно-наладочных работ. В период эксплуатации необходимо производить такие работы для компенсации физического износа. Таким образом, полный срок службы здания и сооружения может быть достигнут благодаря комплексу мероприятий, обеспечивающих комфортное и безотказное использование помещений, элементов и систем для определенных целей в течение нормативного срока. В комплекс мероприятий входят: текущий планово-предупредительный ремонт и наладка оборудования; непредвиденный текущий ремонт; капитальный планово-предупредительный ремонт; выборочный (внеплановый) капитальный ремонт. Для оценки физического износа зданий, %, прослуживших полный нормативный срок Т или срок, близкий к нормативному, следует пользоваться такими формулами:  ,где Т — нормативный срок службы, годы; t— фактический срок службы, годы; At— возможный остаточный срок службы (определяется инструментальным методом), годы. На практике принято считать, что полный износ здания соответствует физическому износу 70...75 % и классифицируется как ветхое состояние. При определении удельного веса конструктивных элементов и систем инженерного оборудования в стоимости зданий пользуются укрупненными показателями их восстановительной стоимости. Моральный износ здания. Помимо физического износа жилые дома с течением времени подвергаются также моральному износу, проявляющемуся в двух видах (формах). Моральный износ первого видазаключается в снижении первоначальной (или восстановительной) стоимости вследствие повышения производительности труда и уменьшения общественно необходимых затрат на воспроизводство таких же по количеству и качеству жилых домов. Однако в современном жилищном хозяйстве этот вид морального износа проявляется слабо, поскольку восстановительная стоимость жилых зданий постоянно возрастает вследствие удорожания инженерного оборудования, строительных материалов, конструкций, энергоресурсов и роста заработной платы. Моральный износ второго видав жилищном хозяйстве проявляется в несоответствии конструктивных элементов и систем инженерного оборудования современному уровню научно-технического прогресса в строительстве, промышленности строительных материалов и других отраслях промышленности, а также в несоответствии архитектурных, объемно-планировочных качеств, уровня благоустройства действующим санитарно-гигиеническим и техническим нормам и стандартам, возросшим потребностям населения. К показателям, определяющим моральный износ второго вида, относятся неудобство планировки квартир, недостаточное разнообразие квартир по площади и числу комнат, отсутствие лифтов и мусоропроводов, заниженная площадь кухонь и помещений обшего пользования, ванные комнаты, совмещенные с туалетом. Моральный износ второго вида существенно проявляется при распределении и обмене квартир, а также при капитальном ремонте жилых зданий. Это объясняется тем, что моральный износ второй формы определяет моральное старение здания или его элементов по отношению к существующим на момент оценки нормативным объемно-планировочным, санитарно-гигиеническим и другим требованиям. Моральный износ первого и второго вида может быть определен в ценностном выражении. Моральный износ первого вида определяется по следующим выражениям:  где М1 — абсолютная стоимость морального износа первого вида, руб.; фи — отношение стоимостей; К — стоимость старых аналогичных конструкций систем или зданий, руб.; П1 — коэффициент первой формы морального износа; Кн — стоимость новых конструкций, систем или зданий, руб.. Для математического выражения стоимости морального износа второго вида пользуются формулой:  где П2 — коэффициент морального износа второго вида, определяемый расчетом (по стоимости затрат на приведение здания к требованиям действующих нормативов). Следовательно, старение здания сопровождается физическим и моральным износом. Но закономерности изменения факторов, вызывающих указанный износ, различны. Моральный износ зданий в процессе эксплуатации нельзя предупредить. Методами проектирования с учетом научно-технического прогресса можно получить такие объемно-планировочные и конструктивные решения, которые обеспечат соответствие их действующим требованиям на более длительный период эксплуатации здания. Совершенно иначе обстоит дело с физическим износом. Как уже отмечалось, нормативный срок службы конструкции или инженерной системы установлен с учетом выполнения всех мероприятий технической эксплуатации, предупреждающих преждевременный их износ. При этом в процессе эксплуатации производится устранение физического износа путем полной или частичной замены изношенных деталей конструкции. Срок службы некоторых конструкций значительно меньше общего срока службы здания или сооружения, поэтому за весь период эксплуатации здания такие Конструкции приходится полностью менять один или несколько раз. Все эти работы, как правило, производятся при ремонте. |