Тексты лекций
по дисциплине
«Диагностика и испытание строительных конструкций»
1. Обследование зданий
Техническое обследование зданий проводят с целью получения объективных данных о фактическом состоянии строительных конструкций и инженерного оборудования с учётом изменения во времени.
При обследовании изучается проектная документация, уточняются конструкции отдельных узлов, определяется характер армирования железобетонных элементов, исследуется степень поражения материала конструкций коррозией, анализируются причины образования трещин и механических повреждений.
Обследование проводится в 3 этапа.
Первый этап – сбор и изучение технической документации, обобщение сведений по строительству и эксплуатации здания.
Второй этап – обследование несущих и ограждающих конструкций наземной части здания.
Третий этап – обследование фундаментов и грунтов основания.
При ознакомлении с техническими документами изучаются исполнительные рабочие чертежи здания, акты на скрытые работы, заключения комиссии по результатам ранее произведённых обследований, данные геологических изысканий. Особое внимание уделяется сведениям по технической эксплуатации здания: присутствию вибрационных технологических нагрузок, агрессивных воздействиях, случаям промораживания грунта в основании фундаментов, подтоплениям подвальных помещений атмосферными, грунтовыми или техническими водами и пр.
Обследование наземной части здания, как правило, начинается с оценки соответствия объёмно-планировочных и конструктивных решений здания в натуре исходному проекту. При этом проверяются важнейшие размеры конструктивной схемы: длина пролётов, размеры сечения несущих конструкций, высота этажей и пр. Диагностика состояния конструкций обычно производится с использованием нескольких методов: визуально, простейшими механическими инструментами, приборами неразрушимого контроля, лабораторными и натурными испытаниями.
В задачу визуального осмотра входит оценка физического состояния отдельных конструктивных элементов и здания в целом. Осмотру подлежат все несущие и ограждающие конструкции здания: кровля, стропила, перекрытия, стены и фундаменты. Особо тщательно обследуются узлы сопряжения элементов, длина опирания и качество сварных соединений. По результатам визуального осмотра составляется карта дефектов и оценивается степень физического износа конструкций. Помогают в этом и специальные таблицы, разработанные в Госгражданстрое [7].
В процессе визуального осмотра выявляются конструктивные элементы, несущая способность которых вызывает опасение. К ним относятся: железобетонные конструкции с опасными нормальными и наклонными трещинами, следы коррозии арматуры: каменные конструкции с трещинами и глубокими повреждениями кладки.
При осмотре стен устанавливаются дефектные зоны, снижающие теплозащиту и прочность стенового ограждения. В панельных зданиях особо тщательно обследуются стыки стеновых панелей, из-за неудовлетворительной герметизации которых часто происходит промерзания стен, а также возрастает их водопроницаемость и продуваемость.
В кирпичных зданиях исследуется состояние кирпичной, определяются зоны механических и физико-химических разрушений.
К особо опасным повреждениям относятся трещин, которые образуются в результате неравномерной осадки фундаментов и перегрузки. Участки стен с серьёзными повреждениями обследуются инструментально приборами неразрушающего контроля, а при необходимости отбираются пробы материала стен для испытания в лабораторных условиях.
По результатам испытаний и проверочных расчётов уточняются физический износ стен и оцениваются их эксплуатационные качества.
При осмотре колонн обращают внимание на состояние поверхности, выявляются участки механических повреждений мостовыми кранами, перемещаемым грузом и автотранспортом, фиксируются имеющиеся трещины и анализируются причины их образования. Трещины могут свидетельствовать о коррозии арматуры в бетоне, потере местной устойчивости сжатых стержней (при редком шаге поперечной арматуры), перегрузке колонн и т.п.
При осмотре перекрытий первоначально оценивается общее состояние их элементов (балок и настила), а затем – состояние полов. Те из элементов, где обнаружены большие прогибы, трещины или следы коррозии материала, подвергаются более глубокому обследованию. Одновременно уточняется длина площадки опирания элементов на поддерживающую конструкцию (консоли колонн, стены, ригели) и корректируется расчётная схема.
При осмотре покрытия основное внимание обращается на состояние несущих конструкций: стропильных ферм, балок и плит настила. Кроме того, обследуются кровля и утеплитель. Обнаруженные следы протечек кровли, зоны переувлажнения утеплителя и разрыва водоизоляционного ковра заносятся на карту дефектов кровли.
Увеличение нагрузки от водонасыщенного утеплителя учитываются в поверочном расчёте прочности покрытия, а снижение теплозащитных свойств утеплителя – в теплотехническом расчёте.
Целью инструментального обследования зданий является получение количественных данных о состоянии несущих и ограждающих конструкций: деформациях, прочности, трещинообразовании и влажности.
Инструментальному обследованию подлежат конструкции с явно выраженными дефектами и разрушениями, обнаруженными при визуальном осмотре, либо конструкции, определяемые выборочно по условию: не менее 10% и не менее трёх штук в температурном блоке, методы инструментального обследования и используемая для этого аппаратура приводятся в таблице 1.
Таблица №1. Методы инструментального обследования
| № п/п | Исследуемый параметр | Метод испытания или измерения | Инструменты, приборы, оборудование |
| 1. | Объёмная деформация здания | Нивелирование; теодолитная съёмка | Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-3 и др.Теодолиты: Т-2, Т-15, ТаН и др. Фотоаппараты, стереокомпаратор |
| 2. | Прогибы и перемещения | НивелированиеПрогибомерами:а) механического действияб) жидкостными на принципе сообщающихся сосудов | Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др.ПМ-2, ПМ-3, ПАО-5П-1 |
| 3. | Прочность бетона | Метод пластических деформаций (ГОСТ 22690.0-88)Ультразвуковой метод (ГОСТ 17624-87)Метод отрыва со скалыванием (ГОСТ 226900-88)Метод сдавливания | Молоток Физделя, молоток Кашкарова, пружинистые приборы: КМ, ПМ, ХПС и др. УКБ-2, Бетон-5, УК-14П, Бетон-12 и др.ГПНВ-5, ГПНС-4Динамометрические клещи |
| 4. | Прочность раствора | Метод пластической деформации | Склерометр СД-2 |
| 5. | Скрытые дефекты материала конструкции | Ультразвуковой методРадиометрический метод | Приборы: УКБ-1, УКБ-2, Бетон-12, Бетон-5, УК-14ППриборы: РПП-1, РПП-2, РП6С |
| 6. | Глубина трещин в бетоне и каменной кладке | Подсечка трещинУльтразвуковой метод | Молоток, зубило, линейкаУК-10ПМ, Бетон-12, УК-14П, Бетон-5, Бетон-8УРЦ и др. |
| 7. | Ширина раскрытия трещин | Измерение стальными щупами и пр. С помощью отсчётного микроскопа | Щуп, линейка, штангенциркульМИР-2 |
| 8. | Толщина защитного слоя бетона | Магнитометрический метод | Приборы: ИЗС-2, МИ-1, ИСМ |
| 9. | Плотность бетона, камня и сыпучих материалов | Радиометрический метод(ГОСТ 17623-87) | Источники излучения Сs-137, С0-60Выносной элемент типа ИП-3Счётные устройства (радиометры): Б-3, Б-4, Бетон-8-УРЦ |
| 10. | Влажность бетона и камня | Нейтронный метод | Источник излучения Ra-Be, Датчик НВ-3Счётные устройства: СЧ-3, СЧ-4, «Бамбук» |
| 11. | Воздухопроницаемость | Пневматический метод | ДСК-3-1, ИВС-2М |
| 12. | Теплозащитные качества стенового ограждения | Электрический метод | Термощупы: ТМ, ЦЛЭМ, Теплометр ЛТИХП |
| 13. | Звукопроводность стен и перекрытий | Акустический метод | Генератор «белого» шума ГШН-1Усилители: УМ-50, У-50Шумомер Ш-60ВСпектометр 2112 |
| 14. | Параметры вибрации конструкции | Визуальный методМеханический методЭлектрооптический метод | ВибромаркаВиброграф Гейгера, ручной виброграф ВР-1Осциллографы: Н-105, Н-700, ОТ-24-51, комплект вибродатчиков |
| 15. | Осадка фундамента | Нивелирование | Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др. |
Особое внимание уделяется обследованию зданий, испытавших воздействие пожара. При этом обследование условно разделяют на предварительное и детальное.
В процессе предварительного обследования собираются сведения о пожаре, устанавливается место нахождения очага пожара, время обнаружения и ликвидация пожара, максимальная температура, продолжительность интенсивного горения и средства тушения.
На основе имеющейся строительной документации и данных натурного обследования составляются планы этажей, где указываются места расположения аварийных помещений и конструкций. Результаты предварительного обследования оформляют актом и в дальнейшем используются при разработке плана мероприятий детального обследования. К акту прилагается таблица результатов предварительного обследования по форме, указанной в таблице №2.
Таблица №2. Результаты предварительного обследования зданий после пожара
| № п/п | Обследуемые части здания (оси, этажи) | Полностью разрушенные конструкции (указать характер разрушения) | Частично разрушенные конструкции (указать характер разрушения) | Вывод о необходимости замены или усиления конструкций, возможность нахождения людей на конструкциях или под ними | Вывод о возможности нахождения людей в обследуемых помещениях |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
В задачу детального обследования входит определение структурных и физико-механических повреждений материала конструкций, вызванных действием высоких температур и резким охлаждением при тушении пожара.