ТехЛиб СПБ УВТ

 Основная цель  визуальных осмотров – обеспечение нормального режима технической эксплуатации, своевременное устранение физического износа сооружения. В случае, если в несущих конструкциях обнаружены признаки, свидетельствующие о наступлении III (неудовлетворительного) или IV (предаварийного или аварийного) состояния — проводится внеочередной осмотр несущих конструкций с участием узкого специалиста. На основании его заключения окончательно принимается решение о детальном обследовании конкретной несущей конструкции.

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 соответствующим образом.

Необходимость в проведении обследовательских работ специалистами, объем обследования, его состав и характер зависят от поставленных конкретных задач. Техническим заданием на обследование могут быть указаны 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;
• 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 конструкций 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.

  При этом следует учитывать специфику материалов, из которых выполнены конструкции. В ходе обследования проверяется и уточняется оценка категорий технического состояния несущих конструкций — на основании результатов обследования и поверочных расчетов. По этой оценке конструкции подразделяются на:

  находящиеся в исправном состоянии,

  работоспособном состоянии,

  ограниченно работоспособном состоянии,

  недопустимом состоянии и аварийном состоянии.

  При исправном и работоспособном состоянии эксплуатация конструкций при фактических нагрузках и воздействиях возможна без ограничений. При этом, для конструкций, находящихся в работоспособном состоянии, может устанавливаться требование периодических обследований в процессе эксплуатации.

  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.
  При обследовании зданий и сооружений, расположенных в сейсмически опасных регионах, оценка технического 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.

  СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»
  (приняты постановлением Госстроя РФ от 21 августа 2003 г. N 153) регламентирует порядок обоснования детального обследования в п.7.5.

  Выявление в ходе визуального обследования дефектов и повреждений, снижающих прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций сооружения (несущих стен, колонн, балок, ферм, арок, плит покрытий и перекрытий и прочих), является основным условием проведения детального обследования.

  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 в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и 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, находится 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).
  

  При возникновении необходимости уточнить фактических геометрических параметров строительных конструкций и их элементов, определить их соответствия проекту или отклонение от него — выполняются обмерные работы.

  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 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.

  Кроме этого, в несущих конструкциях определяют:

• в железобетонных конструкциях — наличие, расположение, количество и класс арматуры, признаки коррозии арматуры и закладных деталей, а также состояние защитного слоя;
• в железобетонных и каменных конструкциях — 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.

  Расчет зданий и сооружений и определение усилий в конструктивных элементах от эксплуатационных нагрузок производятся на основе поверочных расчетов методами строительной механики и сопротивления материалов. Расчеты выполняют на основании и с учетом уточненных обследованием:

• геометрических параметров здания и его конструктивных элементов — пролетов, высот, размеров расчетных сечений несущих конструкций;
• фактических опираний и сопряжений несущих конструкций, их реальной расчетной схемы;
• расчетных сопротивлений материалов, из которых выполнены конструкции;
• дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность конструкций;
• фактических нагрузок, воздействий и условий эксплуатации здания или сооружения.

  Реальная расчетная схема определяется по результатам обследования. Она должна отражать:

• условия опирания или соединения с другими смежными строительными конструкциями, деформативность опорных креплений;
• геометрические размеры сечений, величины пролетов, эксцентриситетов;
• вид и характер фактических (или требуемых) нагрузок, точки их приложения или распределение по конструктивным элементам;
• повреждения и дефекты конструкций.

  При определении реальной расчетной схемы работы железобетонных конструкций необходимо, наряду с их геометрическими параметрами, учитывать систему фактического армирования и способы их сопряжения между собой.

  Расчет несущей способности бетонных и железобетонных конструкций производят в соответствии со СНиП 2.03.01. Расчет несущей способности стальных конструкций производят в соответствии со СНиП II-23. Расчет несущей способности каменных и армокаменных конструкций производят в соответствии со СНиП II-22. Расчет несущей способности деревянных конструкций производят в соответствии со СНиП II-25. Расчет конструкций зданий и сооружений, эксплуатирующихся в сейсмических районах, производят в соответствии со СНиП II-7.

  На основании проведенного поверочного расчета производят:

• определение усилий в конструкциях от эксплуатационных нагрузок и воздействий, в том числе и сейсмических;
• определение несущей способности этих конструкций.

      Сопоставление этих величин показывает степень реальной загруженности конструкции по сравнению с ее несущей способностью.

  На основании проведенного обследования несущих строительных конструкций, выполнения поверочных расчетов и анализа их результатов делается вывод о категории технического состояния этих конструкций и может быть принято решение об их дальнейшей эксплуатации.
  В случае если усилия в конструкции превышают ее несущую способность, то состояние такой конструкции должно быть признано недопустимым или аварийным.

  Нагрузки и воздействия в поверочных расчетах принимаются на основании имеющейся проектно-технической документации или технического задания на обследование определяют нормативные значения постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции по СП 20.13330.2011
  СНиП 2.01.07-85* Нагрузки  и  воздействия.
  

  При обследовании объекта определяют следующие фактические нагрузки:

• от собственного веса несущих и ограждающих конструкций;
• от веса полов, перегородок и внутренних стен, опирающихся на несущие конструкции;
• от веса технологической пыли, скапливающейся на покрытии и конструкциях.

  Нагрузки от собственного веса сборных несущих конструкций определяют по чертежам и каталогам, действовавшим в период строительства обследуемого объекта, а при отсутствии чертежей — по результатам обмеров, полученным при обследовании.
  Вес монолитных железобетонных несущих конструкций определяют по результатам обмеров, полученным при обследовании.

  Собственный вес металлических конструкций можно определять по результатам обмеров основных элементов. К основным элементам относятся:

• в фермах — пояса и стержни решетки;
• в балках и сплошностенчатых колоннах — пояса и стенка;
• в сквозных колоннах — пояса;
• в связях — пояса и элементы решетки.

  Полный вес конструкций определяют умножением собственного веса основных элементов на строительный коэффициент веса.

  В необходимых случаях на схему дополнительно наносят расположение коммуникаций с указанием их веса и мест крепления к конструкциям.

  Постоянные нагрузки на конструкциях покрытий и перекрытий (звуко- и теплоизоляционные материалы, стяжки, гидроизоляция кровель, покрытие полов) определяют по результатам вскрытий с определением плотности и толщины слоев или по результатам взвешиваний материалов на вырезанных участках площадью от 0,04 до 0,25 м², при этом число вскрытий должно быть не менее трех на этаж и не менее шести — на 500 м² площади.

  При обследовании зданий и сооружений, эксплуатирующихся в сейсмических районах, целесообразно проводить микродинамические испытания по определению периода собственных колебаний, соответствующих ведущим формам, а также относительных перемещений рассматриваемых точек.

  При проведении микродинамических испытаний используют:

• вибродинамический метод с применением сейсмовибратрра с заданными параметрами нагружения, устанавливаемого или непосредственно на конструкции здания или на грунт;

импульсный метод с помощью удара по несущим конструкциям пластичным грузом массой 30-50 кг.

Особое внимание уделяется конструкциям, подвергшихся воздействию пожара. Для получения достоверных данных в таких случаях рекомендуется установить:

время обнаружения пожара;

зону распространения пожара и время интенсивного горения;

температуру в помещениях во время пожара;

место нахождения очага пожара;

• средства тушения пожара;
• максимальную температуру нагрева бетона, арматуры, закладных деталей и сварных соединений;

распределение температуры по участкам конструкций во время пожара.

Особое внимание в таких обследованиях уделяется состоянию железобетонных конструкций, поскольку именно они в жилых многоквартирных домах обеспечивают пути эвакуации.

Значение максимальных температур нагрева бетона

Снижение прочности бетона на сжатие после пожара

В таблице указано, на сколько процентов снижается значение прочности бетона после пожара по сравнению со значением прочности бетона до пожара. Прочность бетона после его нагрева до температур ниже 60°С принимается равной ее значению до пожара. После нагрева до температур выше 500°С значения прочности бетона принимаются равными нулю.  Промежуточные значения снижения прочности бетона устанавливаются линейной интерполяцией.

Пожар в деревянной скатной крыше жилого дома, в чердачное окно над одним из подъездов дома ударила молния. От очага возгорания дом отделен железобетонным перекрытием.	Пожар в возведенной над существующим строением мансарде из деревянных несущих конструкций. Огонь перекинулся на соседнее деревянное здание, где погиб человек.

Снижение прочности арматуры после пожара

Глубина прогрева железобетонных конструкций в зависимости от продолжительности и температуры нагрева поверхности конструкций

1. В таблице приведены данные для бетона на известняковом заполнителе. На гранитном заполнителе глубина прогрева бетона будет на 15 % больше приведенных значений.

2. Глубина прогрева бетона указана для сечений, обогрев которых происходит с одной стороны. При двухстороннем огневом воздействии глубина прогрева бетона будет в 1,5 раза больше, чем при прогреве с одной стороны.

Призменную прочность бетона R_прt, подверженного воздействию пожара, после охлаждения выражают через прочность бетона при нормальной температуре R_пр по формуле

R_прt = R_пр,

где — коэффициент снижения прочности бетона, зависящий от температуры нагрева, определяемый по табл. 2.5. Коэффициенты снижения прочностных характеристик бетона и арматуры приведенные а таблицах приводятся по «Инструкция по изучению пожаров»/ ГУПО МВД СССР. -М., 1971.

Прочность бетона на растяжение R_рt, поврежденного огнем, выражают через прочность бетона на растяжение при нормальной температуре R_р, по формуле

R_рt = R_р,

где — коэффициент условий работы, учитывающий снижение сопротивления бетона растяжению в зависимости от степени нагрева.

Коэффициент определяют по эмпирической формуле

,

гдеt — температура нагрева бетона.

При оценке свойств бетона в нагретом состоянии в приведенные формулы вместо подставляют значения .

Модуль упругости бетона Е_бt подверженного воздействию высокой температуры, выражают через модуль упругости бетона при нормальной температуре Е_б

Е_бt = b_бЕ_б,

гдеb_б -коэффициент снижения модуля упругости бетона, в зависимости от температуры нагрева t принимают по табл. 2.6, либо определяют приближенно по формуле

b_б = 1 — kt.

Величину k для керамзитобетона принимают равной 0,1×10^-2, для тяжелого бетона — 0,17×10^-2.

Прочностные свойства арматуры на растяжение и сжатие в зависимости от температуры определяются через свойства арматуры при нормальных условиях с использованием коэффициентов m_at или , учитывающих снижение сопротивления стали при огневом воздействии или после него по формуле:

при нагретом состоянии — R_at = m_atR_a;

после нагрева и охлаждения —

Значения коэффициентов m_at и приводятся в табл. 2.7.

Расчетные сопротивления арматуры сжатию определяются с учетом коэффициента снижения прочности по формулам:

для стержневой горячекатаной гладкой арматуры

;

для арматуры периодического профиля

,

где t_a— температура нагрева арматуры.

Модуль упругости арматурных сталей с учетом его коэффициента снижения b_a определяют по формуле

E_at = b_aE_a.

где E_a— модуль упругости для соответствующих классов арматуры при нормальной температуре.

 Значения коэффициентов, и , учитывающих снижение сопротивления бетона сжатию в зависимости от температуры

1. Над чертой указаны значения коэффициента для нагретого бетона, под чертой — для охлажденного до нормальной температуры.

2. Прочность охлажденного бетона по истечении 30 сут. после нагрева снижается дополнительно на 10%.

3. При нормальной температуре (20 °С) значения коэффициентов условий работы равны 1, после нагрева до 900 °С — нулю.

Значения коэффициента b_б в зависимости от температуры

Значения коэффициентов m_at и в зависимости от температуры нагрева

1. Над чертой указаны значения коэффициента m_at для арматуры в нагретом состоянии, под чертой —
, после нагрева и последующего охлаждения.

2. Значения коэффициентов для горячекатаной стали класса А-I марок Ст0 и Ст3 принимают как для стали класса А-II марки Ст5.

Остаточная несущая способность конструкций определяется с учетом требований СНиП 2.03.01-84* и СНиП 2.03.04-84, с учетом изменений свойств бетона и арматуры под действием температуры при пожаре.

Пригодность железобетонных конструкций к дальнейшей эксплуатации, ремонту и усилению устанавливается в зависимости от предела снижения их несущей способности. Допустимые пределы снижения прочности железобетонных конструкций в зависимости от капитальности здания приводятся в табл. 2.8.

После огневого воздействия необратимые деформации арматурных сталей являются причиной появления остаточных прогибов железобетонных конструкций. В преднапряженных элементах они вызывают дополнительно необратимую потерю жесткости.

 Допустимые пределы снижения прочности элементов железобетонных конструкций в зависимости от капитальности зданий

1. Над чертой приведены значения остаточной несущей способности конструкций, требующих ремонт, под чертой — требующих ремонт с усилением.

2. При m < 0,5 требуется полная замена конструкций.

3. Необходимость замены сильно поврежденных конструкций определяют в каждом конкретном случае по результатам технического и экономического анализа вариантов восстановления здания.

При обследованиях каменных и армокаменных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, определение прочностных характеристик производят аналогично железобетонным с применением ультразвуковых методов.

Прочностные характеристики кирпича и раствора кирпичной кладки определяются на основе лабораторных испытаний отобранных из поврежденных пожаром конструкций образцов — целых кирпичей или высверленных кернов (цилиндров) диаметром 50-60 мм и из раствора высотой 30 мм и диаметром15 мм с учетом указаний ГОСТ 5202-86.

При отсутствии прочностных показателей ин струментальных обследований поверочный расчет и оценка несущей способности каменных конструкций, поврежденных пожаром, производятся путем учета коэффициента снижения их несущей способности K_mc по формуле

f = NK_mc,

где N — расчетная несущая способность каменных конструкций, определяется в соответствии с указаниями СНиП II-22-81 без учета повреждения конструкций;

K_mc — коэффициент, учитывающий снижение несущей способности, определяемый по табл. При определении несущей способности стен и простенков с вертикальными трещинами, возникшими в результате действия горизонтальных растягивающих сил от температурных воздействий пожара, коэффициент K_mc принимается равным единице.

При наличии трещин в местах пересечения кирпичных стен или при разрыве поперечных связей между стенами, стойками и перекрытиями несущую способность и устойчивость стены при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок определяют с учетом фактической свободной высоты стен.

 Значение коэффициента снижения несущей способности кладки K_mc

При обследования стальных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, определение механических характеристик элементов стальных конструкций производится на основе лабораторных испытаний вырезанных образцов из поврежденных пожаром конструкций. Вырез заготовки производят в местах, не получивших пластических деформаций и не нарушающих устойчивость и несущую способность стальных конструкций.

Все заготовки маркируются, а места их взятия и марки обозначаются на схемах, прилагаемых к материалам обследования конструкций.

Характеристики механических свойств стали определяют при испытании образцов на растяжение по ГОСТ 1497-84 или по твердости поверхностного слоя по Бринеллю в соответствии с ГОСТ 9012-59.

При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочный расчет и оценка несущей способности и эксплуатационной пригодности стальных конструкций, подвергшихся действию высоких температур пожара, следует производить с учетом изменений свойств стали.

Для горячекатаных углеродистых сталей изменения предела текучести g_т, модуля упругости g_Е и временного сопротивления g_в, выражающие отношение этих характеристик при заданной повышенной температуре к значениям при нормальной температуре (+20 °С), приведены в таблице.

Коэффициенты учета изменения прочностных свойств стали под воздействием температур

Для оценки состояния металлоконструкций после пожара может быть использовано время, в течение которого они находились под воздействием высокой температуры. Это время следует сравнивать с пределом огнестойкости конструкций, за который принимают время, в течение которого металлические конструкции способны нормально функционировать в условиях воздействия высоких температур (около 500 °С).

При обследовании деревянных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, замеряют глубину обугливания древесины и поверочным расчетом устанавливают остаточную несущую способность конструкции с ослабленным сечением элементов по действующим СНиП.

При отсутствии инструментальных данных по глубине обугливания ее определяют ориентировочно по формуле

Z = t_nV,

где t_n— продолжительность пожара, мин., принимаемая по акту Госпожнадзора
«Описание пожара»;

V — усредненная скорость обугливания древесины, мм/мин., принимаемая равной: 0,7 -для легкой и сухой древесины; 0,5 — для плотной и влажной (влажность более 20%).

Пожар в строящемся монолитном жилом доме в Шанхае. Несмотря на действия пожарной авиации, не удалось спасти людей, отрезанных огнем от путей эвакуации

В настоящее время особое значение приобретают заключения специалистов о конструктивных и объемно-планировочных решениях новых зданий, при возведении которых не учитываются технические возможности региональных подразделений МЧС и требования СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений».

Читать в разделе «Испытания и обследования зданий и сооружений»:

• Испытания и обследования зданий и сооружений
• Надежность и долговечность зданий и сооружений
• Обоснование системы обязательных осмотров зданий и сооружений
• Роль технических обследований в процессе эксплуатации сооружения
• Понятие о физическом износе сооружения
• Состав отчета о техническом обследовании
• Инструментальные средства неразрушающего контроля технического состояния зданий

Обследования строительных конструкций:

• Обследование стальных конструкций
• Дефекты бетонных и железобетонных конструкций
• Обследование деревянных конструкций
• Обследование оснований и фундаментов