Обследование и испытание зданий и сооружений. Обследование и испытание зданий и сооружений
 Скачать 1.64 Mb.
|
|
Раздел 2. Неразрушающие методы контроля прочности конструкционных материалов Обследование строительных конструкций зданий и сооружений содержит методы контроля качества изготовления и монтажа элементов строительных конструкций, обеспечивающих соответствие объекта проектным значениям, а также отображение действительной работы систем. Изучение состояния монтируемой или эксплуатируемой конструкции при работе в реальных условиях обеспечивается теми же методами, что и при контроле качества их изготовления, но зачастую возникает ситуация, когда для эксплуатируемого объекта отсутствует проектная и рабочая документация. Тогда для восстановления последней требуется детальное изучение реальных условий работы системы. К подобной ситуации можно отнести и тот случай, когда необходимо определить работоспособность системы с учетом отклонения ее параметров от проектных. Повышенные требования предъявляются к методам обследования при анализе причин аварий вследствие повреждений конструкций в процессе монтажа и эксплуатации, а также катастроф - аварий, повлекших за собой человеческие жертвы. Проводимые обследования строительных конструкций и сооружений позволяют выявить наиболее характерные дефекты и разработать рекомендации по уточнению методов расчета тех или иных конструкций, улучшить их конструктивные схемы, технологию изготовления и монтажа. Методы обследования и испытания сооружений В условиях ускорения научно-технического прогресса происходит интенсивное совершенствование различных технологических процессов. Это влечет за собой замену устаревшего оборудования на новое, высокопроизводительное, работающее на более высоких скоростях, что может привести к повышению нагрузок, передаваемых на строительные конструкции. Создание гибких производств связано с 18 изменением архитектурно-планировочных решений для эксплуатируемых зданий и сооружений. Реконструкция старого жилого фонда и приведение уровня его комфортности к современным требованиям обусловливают необходимость оценки действительного состояния жилых зданий. Перед инженерами - строителями ставится задача оценки состояния эксплуатируемых строительных конструкций, зданий и сооружений, решения вопроса о возможности их дальнейшей эксплуатации или реконструкции и усиления. Решение поставленных задач связано с обследованием конструкций и сооружений, результаты которого позволяют подготовить соответствующие рекомендации. На их основе инженеры-проектировщики разрабатывают необходимые конструктивные решения. К проведению работ по обследованию несущих конструкций зданий и сооружений допускают организации, оснащенные необходимой приборной и инструментальной базой, имеющие в своем составе квалифицированных специалистов. Квалификация организации на право проведения обследования и оценки технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений должна быть подтверждена соответствующей Государственной лицензией. Необходимость в проведении обследовательских работ, их объем, состав и характер зависят от поставленных конкретных задач. Задачей обследования является установление фактического качественного состояния конструкций. Основание для обследования могут быть следующие причины: - наличие дефектов и повреждений конструкций (например, вследствие силовых, коррозионных, температурных или иных воздействий, в том числе неравномерных просадок фундаментов), которые могут снизить прочностные, деформативные характеристики конструкций и ухудшить эксплуатационное состояние здания в целом; 19 - увеличение эксплуатационных нагрузок и воздействий на конструкции при перепланировке, модернизации и увеличении этажности здания; - реконструкция зданий даже в случаях, не сопровождающихся увеличением нагрузок; - выявление отступлений от проекта, снижающих несущую способность и эксплуатационные качества конструкций; - отсутствие проектно-технической и исполнительной документации; - изменение функционального назначения зданий и сооружений; - возобновление прерванного строительства зданий и сооружений при отсутствии консервации или по истечении трех лет после прекращения строительства при выполнении консервации; - деформации грунтовых оснований; - необходимость контроля и оценки состояния конструкции зданий, расположенных вблизи от вновь строящихся сооружений; - необходимость оценки состояния строительных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, стихийных бедствий природного характера или техногенных аварий; - необходимость определения пригодности производственных и общественных зданий для нормальной эксплуатации, а также жилых зданий для проживания в них. При обследовании зданий объектами рассмотрения являются следующие основные несущие конструкции: - фундаменты, ростверки и фундаментные балки; - стены, колонны, столбы; - перекрытия и покрытия (в том числе: балки, арки, фермы стропильные и подстропильные, плиты, прогоны); - подкрановые балки и фермы; - связевые конструкции, элементы жесткости; - стыки, узлы, соединения и размеры площадок опирания. 20 При проведении обследований особое внимание обращают на определение технического состояния конструкций и отдельных их элементов, на выявление имеющихся запасов прочности, а также установление возможности их сохранения и дальнейшего использования. Также необходимо учитывать специфику материалов, из которых выполнены конструкции. Оценку категорий технического состояния несущих конструкций производят на основании результатов обследования и поверочных расчетов. По этой оценке конструкции подразделяются на: - находящиеся в исправном состоянии; - работоспособном состоянии; - ограниченно работоспособном состоянии; - недопустимом состоянии; - аварийном состоянии. При ограниченно работоспособном состоянии конструкций необходимы контроль за их состоянием, выполнение защитных мероприятий, осуществление контроля за параметрами процесса эксплуатации (например, ограничение нагрузок, защиты конструкций от коррозии, восстановление или усиление конструкций). Если ограниченно работоспособные конструкции остаются неусиленными, то требуются обязательные повторные обследования, сроки которых устанавливаются на основании проведенного обследования. При недопустимом состоянии конструкций необходимо проведение мероприятий по их восстановлению и усилению. При аварийном состоянии конструкций их эксплуатация должна быть запрещена. Если обследование проводится после аварии, анализируют ее причины, целесообразность и возможность восстановления здания или отдельных его частей. При обследовании зданий и сооружений, расположенных в сейсмически опасных регионах, оценка технического 21 состояния конструкций должна производиться с учетом факторов сейсмических воздействий: - расчетной сейсмичности площадки строительства по картам ОСР-97; - повторяемости сейсмического воздействия; - спектрального состава сейсмического воздействия; категории грунтов по сейсмическим свойствам. Обследование может быть полным или выборочным – наиболее ответственных конструкций, находящихся в неблагоприятных условиях или уже получивших повреждения и вызывающих сомнения в надежности конструкций и безопасности людей. Обследование конструкций осуществляется на основе технического задания, составляемое предприятием-заказчиком. Как правило, оно содержит следующие разделы: - обоснование для выполнения работ; - цели и задачи работы; - состояние вопроса; - состав работы; - краткое содержание отчетных материалов; - обязанности заказчика. Обследование строительных конструкций зданий и сооружений проводится, как правило, в три связанных между собой этапа: - подготовка к проведению обследования; - предварительное визуальное (общее) обследование; - детальное инструментальное обследование (диагностика). Состав работ и последовательность действий по обследованию конструкций независимо от материала, из которого они изготовлены, на каждом этапе включают: Подготовительные работы: - ознакомление с объектом обследования, его объемно- планировочным и конструктивным решением, материалами инженерно-геологических изысканий; - подбор и анализ проектно-технической документации; 22 - составление программы работ (при необходимости) на основе полученного от заказчика технического задания. Техническое задание разрабатывается заказчиком или проектной организацией и, возможно, с участием исполнителя обследования. Техническое задание утверждается заказчиком, согласовывается исполнителем и, при необходимости, проектной организацией - разработчиком проекта задания. Предварительное (визуальное) обследование Сплошное визуальное обследование конструкций зданий и выявление дефектов и повреждений по внешним признакам с необходимыми замерами и их фиксация. Детальное (инструментальное) обследование: - работы по обмеру необходимых геометрических параметров зданий, конструкций, их элементов и узлов, в том числе с применением геодезических приборов; - инструментальное определение параметров дефектов и повреждений; - определение фактических прочностных характеристик материалов основных несущих конструкций и их элементов; - измерение параметров эксплуатационной среды, присущей технологическому процессу в здании и сооружении; - определение реальных эксплуатационных нагрузок и воздействий, воспринимаемых обследуемыми конструкциями с учетом влияния деформаций грунтового основания; - определение реальной расчетной схемы здания и его отдельных конструкций; - определение расчетных усилий в несущих конструкциях, воспринимающих эксплуатационные нагрузки; - расчет несущей способности конструкций по результатам обследования; - камеральная обработка и анализ результатов обследования и поверочных расчетов; - анализ причин появления дефектов и повреждений в конструкциях; 23 - составление итогового документа (акта, заключения, технического расчета) с выводами по результатам обследования; - разработка рекомендаций по обеспечению требуемых величин прочности и деформативности конструкций с рекомендуемой, при необходимости, последовательностью выполнения работ. Некоторые из перечисленных работ могут не включаться в программу обследования в зависимости от специфики объекта обследования, его состояния и задач, определенных техническим заданием. Подготовительные работы Подготовка к проведению обследований предусматривает ознакомление с объектом обследования, проектной и исполнительной документацией на конструкции и строительство здания, с документацией по эксплуатации и имевшим место ремонтам, перепланировкам и реконструкции, с результатами предыдущих обследований. По проектной документации устанавливают проектную организацию - автора проекта, год его разработки, конструктивную схему здания, сведения о примененных в проекте конструкциях, монтажные схемы сборных элементов, время их изготовления и возведения здания, геометрические размеры здания, его элементов и конструкций, расчетные схемы, проектные нагрузки, характеристики бетона, металла, камня и прочее. По данным об изготовлении конструкций и возведении зданий устанавливают наименования строительных организаций, осуществляющих строительство, поставщиков материалов и конструкций, сертификаты и паспорта изделий и материалов, данные об имевших место заменах и отступлениях от проекта. По материалам и сведениям, характеризующим эксплуатацию конструкций здания и эксплуатационные воздействия, вызвавшие необходимость проведения обследования, устанавливают характер внешнего воздействия 24 на конструкции, данные об окружающей среде, данные о проявившихся при эксплуатации дефектах, повреждениях и прочее. На этапе подготовки к обследованию на основании технического задания, при необходимости, составляют программу работ по обследованию, в которой указывают: цели и задачи обследования; перечень подлежащих обследованию строительных конструкций и их элементов; места и методы инструментальных измерений и испытаний; места вскрытий и отбора проб материалов, исследований образцов в лабораторных условиях; перечень необходимых поверочных расчетов и т.д. Большинство работ по обследованию проводят в непосредственной близости к конструкциям, поэтому на подготовительном этапе решают вопросы обеспечения доступа к конструкциям. Предварительное визуальное (общее) обследование Визуальное обследование проводят для предварительной оценки технического состояния строительных конструкций по внешним признакам и для определения необходимости в проведении детального инструментального обследования. Основой предварительного обследования является осмотр здания или сооружения и отдельных конструкций с применением измерительных инструментов и приборов (бинокли, фотоаппараты, рулетки, штангенциркули, щупы и прочее). При визуальном обследовании выявляют и фиксируют видимые дефекты и повреждения, производят контрольные обмеры, делают описания, зарисовки, фотографии дефектных участков, составляют схемы и ведомости дефектов и повреждений с фиксацией их мест и характера. Проводят проверку наличия характерных деформаций здания или сооружения и их отдельных строительных конструкций (прогибы, крены, выгибы, перекосы, разломы и т.д.). Устанавливают наличие аварийных участков, если таковые имеются. 25 По результатам визуального обследования делается предварительная оценка технического состояния строительных конструкций, которое определяется по степени повреждения и по характерным признакам дефектов. Зафиксированная картина дефектов и повреждений (например: в железобетонных и каменных конструкциях - схема образования и развития трещин; в деревянных - места биоповреждений; в металлических - участки коррозионных повреждений) может позволить выявить причины их происхождения и быть достаточной для оценки состояния конструкций и составления заключения. Если результаты визуального обследования окажутся недостаточными для решения поставленных задач, то проводят детальное инструментальное обследование. В этом случае, при необходимости, разрабатывается программа работ по детальному обследованию. Если при визуальном обследовании будут обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций сооружения (колонн, балок, ферм, арок, плит покрытий и перекрытий и прочих), то необходимо перейти к детальному обследованию. В случае выявления признаков, свидетельствующих о возникновении аварийной ситуации, необходимо незамедлительно разработать рекомендации по предотвращению возможного обрушения. При обнаружении характерных трещин, перекосов частей здания, разломов стен и прочих повреждений и деформаций, свидетельствующих о неудовлетворительном состоянии грунтового основания, необходимо проведение инженерно- геологического исследования, по результатам которого может потребоваться не только восстановление и ремонт строительных конструкций, но и укрепление оснований и фундаментов. Детальное (инструментальное) обследование Детальное инструментальное обследование в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно- технической документации, характера и степени дефектов и 26 повреждений может быть сплошным (полным) или выборочным. Сплошное обследование проводят, когда: - отсутствует проектная документация; - обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность; - проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности); - возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации; - в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов, изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивных среды или обстоятельств типа техногенных процессов и пр. Выборочное обследование проводят: - при необходимости обследования отдельных конструкций; - в потенциально опасных местах, где из-за недоступности конструкций невозможно проведение сплошного обследования. Если в процессе сплошного обследования обнаруживается, что не менее 20% однотипных конструкций, при общем их количестве более 20, находятся в удовлетворительном состоянии, а в остальных конструкциях отсутствуют дефекты и повреждения, то допускается оставшиеся непроверенные конструкции обследовать выборочно. Объем выборочно обследуемых конструкций должен определяться конкретно (во всех случаях не менее 10% однотипных конструкций, но не менее трех). Обмерные работы Целью обмерных работ является уточнение фактических геометрических параметров строительных конструкций и их элементов, определение их соответствия проекту или отклонение от него. Инструментальными измерениями уточняют пролеты конструкций, их расположение и шаг в плане, размеры поперечных сечений, высоту помещений, отметки характерных узлов, расстояния между узлами и т.д. По 27 результатам измерений составляют планы с фактическим расположением конструкций, разрезы зданий, чертежи рабочих сечений несущих конструкций и узлов сопряжений конструкций и их элементов. Для обмерных работ, по мере необходимости, применяются измерительные инструменты: линейки, рулетки, стальные струны, штангенциркули, нутромеры, щупы, шаблоны, угломеры, уровни, отвесы, лупы, измерительные микроскопы, а в случае необходимости используют специальные измерительные приборы: нивелиры, теодолиты, дальномеры, различные дефектоскопы и прочее, а также применяют фотограмметрию. Все применяемые инструменты и приборы должны быть поверены в установленном порядке. При обследовании конструкций, независимо от их материала, проводят следующие обмерные работы: - уточняют разбивочные оси сооружения, его горизонтальные и вертикальные размеры; - проверяют пролеты и шаг несущих конструкций; - замеряют основные геометрические параметры несущих конструкций; - определяют фактические размеры расчетных сечений конструкций и их элементов и проверяют их соответствие проекту; - определяют формы и размеры узлов стыковых сопряжений элементов и их опорных частей, проверяют их соответствие проекту; - проверяют вертикальность и соосность опорных конструкций, наличие и местоположение стыков, мест изменения сечений; - замеряют прогибы, изгибы, отклонения от вертикали, наклоны, выпучивания, перекосы, смещения и сдвиги; - в железобетонных конструкциях определяют наличие, расположение, количество и класс арматуры, признаки коррозии арматуры и закладных деталей, а также состояние защитного слоя; 28 - в железобетонных и каменных конструкциях определяют наличие трещин и измеряют величину их раскрытия; - в металлических конструкциях проверяют прямолинейность сжатых стержней, наличие соединительных планок, состояние элементов с резкими изменениями сечений, фактическую длину, катет и качество сварных швов, размещение, количество и диаметр заклепок или болтов, наличие специальной обработки и пригонки кромок и торцов; - в деревянных конструкциях фиксируют наличие искривлений и коробления элементов, разрывов в поперечных сечениях элементов или трещин по их длине, наличие и размеры участков биологического поражения. |