Современные методы обследований

ОБСЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НЕРАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ

Предварительное обследование и натурные испытания. Составление программы обследования

Натурное обследование конструкций зданий и сооружений предназначено для объективной оценки их технического состо­яния при приемке в эксплуатацию или с учетом произошедших во времени изменений. В результате обследования делается зак­лючение о пригодности конструкции к эксплуатации или о не­обходимости проведения ремонта, разрабатываются мероприя­тия по усилению конструкций.

Технические экспертизы назначаются для установления фактического качественного состояния конструкций в следую­щих случаях:

• при увеличении воспринимаемых нагрузок для определе­ния необходимости и мероприятий по усилению;

• перед назначением здания на реконструкцию, даже если при этом не предполагается увеличение нагрузок;

• при периодической оценке технического с эстояния зданий и сооружений;

• если в процессе эксплуатации или строительства выявле­ны дефекты, которые могут нарушить нормальную работу конструкций;

• если конструкции зданий подвергались воздействиям, не предусмотренным при проектировании (перегрузкам, сти­хийным бедствиям, высоким температурам и т. п.).

В результате экспертизы решается вопрос о капитальном ре­монте объекта, его реконструкции или фиксируется аварийное

/4

состоянт-ie сооружения, когда дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена.

В зависимости от поставленных задач обследование зданий и сооружений складывается из следующих операций:

• предварительный осмотр;

• ознакомление с документацией;

• осмотр объекта в натуре;

• обмеры — установление генеральных размеров конструкций (пролетов, высот и т. д.) и контроль сечений элементов;

• выявление, установление характера и регистрация трещин, дефектов и повреждений;

• проверка качества материала в сооружении и контроль со­стояния стыков и соединений;

• обследование фундаментов и грунтов основания;

• поверочные расчеты несущих элементов;

• составление технического заключения.

Предварительный осмотр имеет целью установление соответ­ствия компоновочной и конструктивной схем несущих конструк­ций требованиям технической документации. В ходе предвари­тельного осмотра может быть установлена частичная или пол­ная потеря работоспособности конструкций, что определяется видимым изменением положения (взаимное смещение, осадка) конструктивных элементов сооружения в пространстве, а также наличием конструктивных трещин. При осмотре выявляются наиболее поврежденные участки конструкции, а также несущие элементы, находящиеся в особо неблагоприятных условиях эк­сплуатации. Визуально оценивается общее состояние конструк­ций: наличие увлажненных участков бетона, состояние защит­ных покрытий, наличие коррозии и т. д. Таким образом, в ходе предварительного осмотра собирается информация, позволяющая уточнить программу и объемы работ по обследованию.

При освидетельствовании сооружений, предназначенных к сдаче в эксплуатацию, необходимо ознакомиться с проектной и строительно-монтажной документацией, где следует обратить внимание на акты приемки скрытых работ, заключения комис­сий по результатам ранее произведенных обследований, данные теологических изысканий.

Освидетельствование объектов, находящихся в эксплуатации, дополнительно должно сопровождаться изучением актов сдачи

75

в эксплуатацию, паспорта сооружения, журналов эксплуатации, актов ежегодных осмотров, дефектных ведомостей, документов о проведенных ремонтах и других имеющихся материалов, ха­рактеризующих техническое состояние здания или сооружения. Особое внимание уделяется сведениям по условиям эксплуата­ции объекта: наличию вибрационных технологических нагрузок, агрессивным воздействиям, случаям промораживания грунта в основании фундаментов, подтоплениям подвальных помещений атмосферными, грунтовыми или техническими водами и т.п.

В случае, когда техническая документация об объекте отсут­ствует, необходимо установить:

• год возведения объекта;

• нормы, по которым проектировался объект;

• характерные схемы конструкции и их особенности, свой­ственные определенным периодам развития строительной техники;

• организации, проектировавшие и строившие объект;

• данные об объекте в периодической технической печати тех лет, когда он проектировался или возводился, и сведения по аналогичным объектам и конструкциям, на которые имеется техническая документация.

При изучении документации необходимо обратить внимание на расчеты, планы, продольные и поперечные разрезы конструк­ций, рабочие деталировочные чертежи элементов конструкций и узлов; конструктивную схему, обеспечивающую прост­ранственную жесткость сооружения; физико-механические па­раметры строительных материалов; сроки выполнения отдель­ных видов строительных работ; условия эксплуатации (нагруз­ки на несущие элементы конструкций; максимальную и минимальную температуру воздуха снаружи и внутри здания; вредные выделения, связанные с технологическим процессом; характер вибрационных воздействий; осадки фундаментов и время стабилизации осадок); замечания контролирующих комиссий при строительстве и приемке объекта в эксплуатацию, при ранее про­водимых обследованиях и принятые меры по устранению недо­статков; данные о ремонтах и усилениях.

Строительные конструкции обследуемого сооружения в об­щем случае могут быть подвержены физическим, химическим, биологическим и другим видам воздействий. Зачастую причи­не

ной повреждений и аварийных ситуаций является недоучет не­которых воздействий на стадии проектирования конструкций или отступление от нормальных условий эксплуатации сооружения. В связи с этим при обследовании обязательным является опреде­ление параметров реальных нагрузок и воздействий и сопостав­ление полученных результатов с данными, указанными в доку­ментации.

Перегрузки несущих конструкций зданий могут возникнуть как при строительстве сооружения, так и в процессе его эксп­луатации. Дополнительные неучтенные силовые воздействия появляются в результате увеличения полезной нагрузки при под­веске к конструкциям дополнительного оборудования, скопле­ния снега, наледи, производственной пыли. Увеличение посто­янной нагрузки на перекрытие может произойти за счет устрой­ства дополнительных слоев при ремонте пола. Эти отклонения обнаруживаются при детальном осмотре здания.

Существенное влияние на состояние несущих конструкций оказывает внешняя среда, характеризуемая рядом факторов, глав­ными из которых являются температура, влажность, скорость и направление воздушных потоков внутри здания, степень аг­рессивности производства.

Воздействие температуры и влажности вызывает появление напряжений в конструктивных элементах, а также активизиру­ет коррозию строительных материалов. При обследовании про­мышленных сооружений необходимо иметь информацию о тем­пературе газовых и жидких сред, сыпучих и твердых тел. Резуль­таты измерений температуры и влажности сопоставляются с данными метеостанций за период обследования и результатами многолетних наблюдений, предшествующих периоду обследова­ния.

По степени агрессивности различают неагрессивные, сла­боагрессивные и сильноагрессивные среды. Для установления степени агрессивности среды проводятся наблюдения за атмос­ферными явлениями и инструментальные измерения состава, свойств и концентрации содержащихся в воздухе и в атмосфер­ных осадках агрессивных для строительных материалов жидких, твердых и газообразных химических веществ. Пробы для опре­деления состава и концентрации агрессивных веществ необхо­димо отбирать в течение трех дней над кровлей и в приземных

слоях. Полученные данные позволяют установить категорию агрессивности среды и определить коэффициенты условий ра­боты строительных материалов, необходимые для последующих перерасчетов обследуемой конструкции.

Определяя ветровую нагрузку при измерении скорости и на­правления ветра, следует исключить влияние аэродинамических особенностей сооружений и рельефа. Измерения должны произ­водиться на высоте 1,5 м от поверхности земли и на высоте 2 м над наиболее высоким участком кровли.

Осмотр сооружения является наиболее ответственной частью освидетельствования. Его начинают с установления соответствия между предъявленной документацией и сооружением в натуре. Выявленные расхождения фиксируются, оцениваются и устанав­ливаются их причины. Проверяется устранение недоделок, от­меченных в актах приемки объектов.

Проверка основных геометрических размеров выполняется в случае отсутствия или расхождениями между проектной доку­ментацией и фактическим состоянием конструкций. При осви­детельствовании должны быть проверены основные параметры конструктивной схемы: величины пролетов, высоты и сечения колонн, другие геометрические размеры, от соблюдения задан­ных величин которых зависит напряженно-деформированное со­стояние элементов конструкций в процессе их эксплуатации. В отдельных случаях проверяются также горизонтальность пере­крытий, соблюдение заданных уклонов, вертикальность несущих элементов и ограждений.

Для относительно небольших сооружений эти контрольные измерения выполняются с помощью стальных рулеток, отвесов, нивелиров и т.п.

При освидетельствовании крупных объектов или при их слож­ной конфигурации применяют специальные инструменты для ускорения процесса съемки и обеспечения ее точности. Так, проверки по вертикали производятся инструментами вертикаль­ного визирования, позволяющими производить сноску точек по высоте на 100 м и более с погрешностью, не превышающей ±2 мм. При необходимости проверки больших пролетов (100 м и более), как, например, расстояния между центрами опорных площадок уже возведенных мостовых опор, применяются светодальноме-ры, ускоряющие процесс съемки и обеспечивающие точность около 1/25000 определяемой длины.

Диагностика состояния конструкций обычно производится с использованием нескольких методов: визуально, простейшими механическими инструментами, приборами неразрушающего контроля, лабораторными и натурными испытаниями.

Диагностику состояния конструкций следует начинать с наи­более ответственных элементов. Цель диагностики — установление повреждений, а также выявление элементов конструкции, изго­товление, монтаж, эксплуатация которых выполнены с отклоне­ниями от проектных требований. Несущие элементы с дефекта­ми разделяются на две группы: элементы, в которых имеют ме­сто отклонения, не вызывающие видимых разрушений, и элементы с локальными разрушениями.

Выявляя в ходе осмотра дефекты первой группы, особое внима­ние следует обратить на опорные части и соединения. Необхо­димо проверить правильность опирания и крепления опорных площадок, качество сварки, ослабления болтовых соединений. Оценивая состояние сварных швов, в первую очередь следует осмотреть швы в узлах, к которым примыкают стержни с боль­шими растягивающими и сжимающими усилиями. При осмот­ре необходимо зафиксировать лишние монтажные швы, которые могут изменить расчетную схему конструкции. С особой тщатель­ностью необходимо осмотреть сжатые элементы металлических конструкций. Погнутости сжатых стержней являются одним из наиболее часто встречающихся дефектов металлических ферм. Детальному осмотру подлежат также вертикальные и горизон­тальные связи, узлы примыкания связей к фундаментам, обес­печивающие пространственную жесткость сооружения. Одним из грубейших нарушений правил эксплуатации является удаление вертикальных крестовых связей при установке оборудования в промышленных зданиях.

К дефектам второй группы, выявляемым при детальном ос­мотре, относятся ослабления элементов, вызванные местными разрушениями. Это могут быть срезы болтов, надрезы, сколы, обрывы отдельных элементов конструкций и т. д.

При выявлении элементов конструкций, ослабленных корро­зией, следует иметь в виду, что наибольшему поражению под­вержены металлические и железобетонные конструкции в поме­щениях, в которых по технологическому режиму предполагается наличие агрессивных веществ. При этом самые существенные повреждения бетона и стали происходят из-за кислотной и суль-

фатной коррозии, при периодическом увлажнении и некачест­венной защите. Для обычных зданий и сооружений в наиболь­шей степени коррозии подвержены подземные части здания при воздействии агрессивных грунтовых вод и переменном темпера-турно-влажностном режиме эксплуатации, несущие элементы покрытия при разрушении материалов кровли и утеплителей. При этом наибольшей коррозии следует ожидать на участках с мак­симальными напряжениями, в местах приложения сосредоточен­ных нагрузок, на вводах вентиляционных систем и в зонах с плохой вентиляцией, на участках со скоплением пыли, а также в местах нарушения защитного слоя бетона и антикоррозионного покрытия.

По данным осмотра определяются такие показатели коррозии как область распространения и характер повреждений. По характе­ру и области распространения коррозия подразделяется на сплош­ную и местную, равномерную, неравномерную и язвенную.

В несущих элементах строительных конструкций наиболее типичным дефектам являются трещины, которые являются след­ствием ошибок при проектировании, изготовлении и эксплуата­ции сооружений.

В металлических конструкциях появление трещин в большин­стве случаев определяется явлениями усталостного характера. Появление и медленное развитие трещин под действием нагрузки наблюдается в условиях коррозии. Температурные напряжения вызывают микротрещины в сварных швах. Образование трещин при постоянных напряжениях возможно при наличии дефектов структуры в зонах концентрации напряжений. В металлическом элементе конструкции при статическом нагружении трещины появляются при низких температурах или высокоскоростном нагружении. В этих случаях хрупкая трещина быстро развивается, и может вызвать полное разрушение элемента.

Во многих случаях для металлических конструкций, работа­ющих на статическую нагрузку, обнаруженная трещина не пред­ставляет непосредственной опасности. Дальнейшее развитие трещины часто ограничивается перераспределением усилий и зоной остаточных сжимающих напряжений у ее вершины. Рас­пространение такой трещины наблюдается только при больших перегрузках.

При обследовании железобетонных и каменных сооружений детальный анализ трещин в конструкциях является наиболее

ответственным этапом. Технологические трещины возникают в бетоне до нагружения, а образование новых силовых микротре­щин происходит при небольших воздействиях нагрузок около 10% от расчетных.

Трещины классифицируют по их геометрическим параметрам (длина, ширина раскрытия, глубина распространения), энер­гетическим показателям (суммарная поверхностная энергия), характерным стадиям процесса трещинообразования при посте­пенном увеличении нагрузки и др. Основным критерием оцен­ки трещин в обследуемых сооружениях является степень их опас­ности для несущих конструкций. Рассматривая трещины по по­казателю опасности, можно разделить их на три группы:

• неопасные, ухудшающие только качество лицевой поверх­ности;

• опасные, вызывающие значительное ослабление сечений; к ним относятся также все нестабилизировавшиеся трещи­ны, развитие которых продолжается;

• промежуточные, которые ухудшают эксплуатационные свой­ства, вызывают физический износ, снижают долговечность конструкции, однако непосредственной опасности не представляют.

Для конструкций с трещинами второй и третьей групп дол­жны быть предусмотрены мероприятия по восстановлению эк­сплуатационных качеств. В зависимости от индивидуальных особенностей конструкции выбираются разные способы восста­новления, которые могут заключаться в простейшем случае — в заделке трещин раствором или усилении дефектного элемента в том случае, когда дальнейшая его эксплуатация может привес­ти к разрушению элемента и конструкции в целом.

Для того чтобы правильно рассчитать степень опасности тре­щины в железобетонном элементе, необходимо выяснить при­чины ее возникновения. Трещина могла образоваться в зимний период эксплуатации конструкции из-за перегрузки снегом, промерзания увлажненной области бетона, наледи. Появление трещин возможно также при неправильной эксплуатации кон­струкций зданий, от временных перегрузок несущих элементов. Образование трещин возможно и на стадии монтажа конструк­ций. Причиной могут оказаться установленные неправильно или недостаточном количестве временные связи, некачественное ыполнение строительно-монтажных работ или нарушения пос-

81

ледовательности монтажа. Зачастую трещины возникают из-за не­равномерной осадки здания, которая имела место в течение непродолжительного периода при монтаже или эксплуатации. Наконец, трещины могут появиться при изготовлении строитель­ного изделия, а также в процессе его транспортировки.

Возникновение трещин в железобетонной или каменной конст­рукции определяется локальными перенапряжениями и ослаб­лениями. Причиной появления больших напряжений, образова­ния и развития трещин являются:

• перегрузки, вызванные статическими и динамическими си­ловыми воздействиями; концентрация напряжений на струк­турных неоднородностях и в зонах изменений геометри­ческих параметров несущего элемента, а также при натя­жении арматуры; неравномерные перемещения конструк­ций из-за перегрузок или различия в деформативных ха­рактеристиках строительных материалов; неравномерные осадки фундаментов;

• различные температуры элементов конструкции, либо резкий перепад температуры в сечении элемента, неравномерное распределение температуры в объеме бетона массивных кон­струкций при экзотермической реакции;

• повышенная усадка бетона, вызванная нарушениями при изготовлении или неудачном подборе состава бетонной смеси, неравномерная усадка поверхностных слоев бетона внутренних областей из-за интенсивной потери влаги на его поверхности;

• расклинивающее действие льда в порах, пустотах, трещи­нах на увлажненных зонах бетона;

• расклинивающее действие арматуры при ее коррозии из-за накопления ржавчины.

Местные ослабления в бетоне конструкций, которые приво­дят к появлению трещин, могут быть также обусловлены нару­шениями в технологии изготовления сборных и монолитных железобетонных конструкций и, как следствие, большой неодно­родностью структуры бетона; коррозией бетона, вызванной филь­трацией воды, повышенным содержанием солей, растворяющей способностью фильтрующих вод; электрохимической и газовой коррозией.

Освидетельствованию подлежат все несущие и ограждающие конструкции здания: кровля, стропила, перекрытия, стены ко-

лонны, лестницы и фундаменты. Особо тщательно обследуются узлы сопряжения элементов, длины опирания и качество свар­ных соединений.

В процессе визуального осмотра выявляются конструктивные элементы, несущая способность которых вызывает опасение. К ним относятся: железобетонные конструкции со значительными нормальными и наклонными трещинами, следами коррозии ар­матуры; каменные конструкции с трещинами и глубокими повреждениями кладки.

При осмотре стен устанавливаются дефектные зоны, снижа­ющие теплозащиту и прочность ограждения. В панельных зда­ниях тщательно обследуются стыки стеновых панелей, из-за неудовлетворительной герметизации которых часто происходит промерзание стен, а также возрастает их водопроницаемость и продуваемость.

В кирпичных зданиях обследуется состояние кирпичной клад­ки, определяются зоны механических и физико-химических раз­рушений.

К особо опасным повреждениям относятся трещины, кото­рые образуются в результате неравномерной осадки фундамен­тов и перегрузок. Участки стен с такими повреждениями обсле­дуются инструментально приборами неразрушающего контроля, а при необходимости отбираются пробы материала стен для ис­пытания в лабораторных условиях.

При осмотре колонн обращается 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, перегрузке колонн и т.п.

При осмотре перекрытий первоначально оценивается общее состояние их элементов, а затем — состояние полов. Те из эле­ментов, где обнаружены значительные прогибы, трещины или следы коррозии материала, подвергаются более тщательному об­следованию. Одновременно уточняется длина площадки опира-ия элементов на поддерживающую конструкцию (консоли ко-онн, стены, ригели) и корректируется расчетная схема.

При осмотре покрытия основное внимание обращается на остояние несущих конструкций: стропильных ферм, балок и плит

настила. Кроме того, обследуются кровля и утеплитель. Обна­руженные следы протечек кровли, зоны переувлажненного утеп­лителя и разрыва гидроизоляционного ковра заносятся на карту дефектов кровли. Увеличение нагрузки от водонасыщенного утеп­лителя учитывается в поверочном расчете прочности покрытия, а снижение теплозащитных свойств утеплителя — в теплотехни­ческом расчете.

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 трех штук в температурном блоке.

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 ликвидации 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 оформля­ются актом и в дальнейшем используются при разработке плана мероприятий детального подробного обследования.

В задачу детального обследования входит определение струк­турных и физико-механических повреждений материала конструк­ций, вызванных действием высоких температур и резким охлаж­дением при тушении пожара. В процессе детального обследова­ния определяется температура нагрева поверхности конструкций, а также оценивается прочность бетона и арматуры.

По результатам визуального осмотра составляется карта де­фектов и оценивается степень физического износа конструкций.

Полученные при изучении документации, инструментальных измерениях геометрических и физических параметров конструк­ций данные являются основой для перерасчета и составления заключения по результатам обследования. На основании пере­расчета решается вопрос о необходимости проведения натурных испытаний конструкций или дается оценка объекта по резуль­татам только первого этапа обследования.

Натурные испытания конструкций позволяют получить до­полнительную информацию о действительных граничных усло­виях, об особенностях деформирования конструкции, о напря­жениях в ней. При испытаниях пробной нагрузкой конструкция не доводится до разрушения, однако при этом может быть полу­чена предварительная информация о прочностных свойствах материала конструкции. Разрушение любого строительного ма­териала является длительным процессом, который начинается для некоторых материалов (бетон, кирпич) при нагрузках, в 10 раз меньших предельных разрушающих. Характерные стадии процесса разрушения могут быть обнаружены, если при проведении на­турных испытаний будут использованы современные методы, например, такие, как измерение деформаций в устье опасной для конструкции трещины, или метод акустической эмиссии, реги­стрирующей шумы, которыми всегда сопровождается процесс микроразрушений в строительном материале.

Следует учитывать, что натурные испытания требуют значи­тельных материальных затрат, выделения специальных проме­жутков времени — технологических окон, связанных с останов­кой производства. Поэтому, если есть возможность дать реко­мендации о восстановлении эксплуатационных свойств объекта на базе информации, полученной на первом этапе обследования, то натурные испытания проводить не следует.

В заключении по результатам обследования здания или соору­жения дается общая характеристика объекта, проводится пере­расчет, определяются действительные коэффициенты запаса по несущей способности, деформациям и по опасности возникно­вения недопустимых трещин. Заключение должно завершаться выводами о пригодности объекта к эксплуатации (под расчетную нагрузку, с ограничением нагрузки, после усиления) и прогно­зом работоспособности сооружения на заданный срок службы.

В техническом заключении дается оценка причин возникно­вения и степени опасности выявленных дефектов, приводится план инструментальных измерений, результаты которых долж­ны уточнить причину местных разрушений.

В отдельную группу следует выделить обследования, для ко­торых оценка состояния конструкций не является главной задачей. Эти обследования проводятся для группы конструкций с целью совершенствования методики расчета сооружений на надежность и долговечность и решают две задачи: исследование статистичес-

ких параметров реальных нагрузок и установление степени аг­рессивности внешней среды; определение физического износа однотипных конструкций и установление действительных рас­пределений вероятности безотказной работы этих элементов.

Данные освидетельствования являются основой для состав­ления подробного плана инструментальных измерений и нераз-рушающих испытаний. В плане инструментальных обследований приводится перечень геометрических и физико-механических параметров, подлежащих экспериментальной оценке, указыва­ются необходимые приборы, уточняется методика контроля.

Программа обследований определяется задачами обследования и для каждого случая технической экспертизы является инди­видуальной. Например, программа периодических обследований, проводимых в процессе эксплуатации для оценки технического состояния зданий, включает в себя пункты, отличные от програм­мы обследований, проводимых для оценки состояния конструк­ций в связи с реконструкцией или дефектным состоянием кон­струкций.

Ознакомление с проектно-технической документацией прово­дится с целью учета конструктивных особенностей и особенно­стей работы конструкций; изучение этих материалов позволяет более точно составить программу обследования, а зачастую пред­положить причины и характер возможных дефектов.

Ознакомление с проектно-технической документацией, вклю­чающей рабочие чертежи и пояснительную записку к ним, со­держит данные по проектным нагрузкам и воздействиям, рас­четные схемы, статические расчеты, рекомендации по техноло­гии изготовления, монтажу и эксплуатации; материалы завода-изготовителя конструкций — дополнительные рабочие чертежи, сертификаты материалов, сведения о контроле за ка­чеством, о возможных заменах, составе бетона, режиме изготов­ления, пооперационном контроле (для преднапряженных кон­струкций сведения о способе, величине и контроле натяжения арматуры), паспорта готовых изделий; документы строительства — журналы производства работ, исполнительные схемы монтажа, акты на скрытые работы, сведения о повреждениях конструкций при транспортировке и монтаже, протоколы испытания конт­рольных кубов бетона замоноличивания, схемы геодезических съемок, акты приемки объекта, содержащие сведения о недоработ­ках; материалы по эксплуатации конструкций, сведения о выпол-

нявшихся ремонтах или усилениях, данные об агрессивности среды. Нередко часть проектно-технической документации от­сутствует, что затрудняет проведение обследования, в особенности это проявляется при отсутствии рабочих чертежей обследуемых конструкций.

На этом этапе следует установить: проектную марку (класс) бетона, передаточную прочность бетона (для предварительно-напряженных конструкций), диаметр, класс и количество рабо­чей и конструктивной арматуры, конструкцию арматурных из­делий, геометрические размеры конструкций и другие данные. В последующем данные о проектном классе бетона используются для выбора неразрушающего метода контроля его прочности.

Данные о передаточной прочности бетона и о контролируе­мом натяжении арматуры могут потребоваться для оценки со­стояния конструкций.

Данные об армировании используются для выбора неразрушаю­щего метода определения положения, количества и диаметра арма­туры, а также для оценки наличия зон, в которых была затруд­нена укладка и уплотнение бетона.

Данные о нагрузках, усилиях и расчетной схеме используют­ся при выборе расположения участков для контроля прочности бетона, размещения и количества арматуры.

При ознакомлении с технической документацией по изготовле­нию и условиям изготовления конструкций надо попытаться установить порядок бетонирования и места приостановки при бетонировании для монолитных конструкций, а для сборных конструкций — условия их изготовления (в закрытом цехе или на полигоне), последовательность монтажа, время года изготов­ления и возведения, состав бетонной смеси, данные о качестве заполнителей и цемента, условия твердения бетона, фактичес­кие значения передаточной, отпускной и проектной прочности бетона, случаи замены проектных диаметров и классов армату­ры. Если при изготовлении конструкций использовался статис­тический метод контроля прочности бетона, целесообразно оз­накомиться с величинами коэффициентов изменчивости проч­ности бетона. Если при изготовлении для систематического контроля использовались неразрушающие методы контроля проч­ности бетона, можно воспользоваться ранее построенной граду-ировочной зависимостью для контроля прочности бетона с при­вязкой ее к условиям испытаний при обследовании.

87

При ознакомлении с условиями эксплуатации устанавлива­ется наличие таких факторов, как попеременное замораживание и оттаивание, воздействие высоких температур, присутствие агрессивных по отношению к бетону и арматуре компонентов среды, имевших место ремонтах и усилениях конструкций.

Выявляется наличие не учтенных при расчете конструкций на­грузок и возможность их перегрузок, и на основании этого устанавливается необходимость определения фактически действу­ющих нагрузок.

Обследование конструкций, подлежащих реконструкции зда­ний и сооружений, выполняется на основе технического зада­ния, составляемого предприятием-заказчиком, в котором дол­жны быть указаны основные требования к конструкциям в связи с намечаемой реконструкцией, в частности, новые технологи­ческие нагрузки, воздействия, требуемые габариты помещений и т.д.

Как правило, техническое задание содержит следующие разде­лы: обоснование для выполнения работы; цели и задачи рабо­ты; состояние вопроса; состав работы; краткое содержание от­четных материалов; обязанности заказчика.

Характерные дефекты,

И возведении конструкций

Ошибки при проектировании, приводящие к возникновению дефектов и отказов конструкций сразу же после возведения объек­та явление крайне редкое. Современные научные знания, мето

ды расчетов и технологии производства как правило гарантиру­ют высокую надежность зданий и сооружений при сдаче их в эксплуатацию. Однако в процессе проектирования зданий и со­оружений крайне сложно учесть все возможные воздействия на их элементы, совместную работу и перераспределение усилий между отдельными конструкциями, истинные свойства матери­алов конструкций и условия их эксплуатации. Вследствие этого реальные усилия в отдельных конструкциях или сечениях могут существенно отличаться от расчетных значений.

Предпроектные изыскания, состоящие в получении сведений о гидрогеологических и инженерно-геологических условиях стро­ительной площадки, иногда содержат неточные или недостовер­ные данные, вследствие чего при проектировании могут возник­нуть ошибки в выборе расчетной схемы, использованы матери­алы без учета особых условий работы основания конструкции, применены неэффективные решения защиты конструкций от воздействия внешних факторов.

К основным проблемам, вызывающим ошибки при проекти­ровании конструкций зданий и сооружений, относятся услов­ность расчетных схем и расчетных характеристик строительных материалов, недоучет температурных и влажностных условий эксплуатации и мало предсказуемое изменение физико-механи­ческих свойств материалов и конструкций во времени.

Расчетную схему сооружения назначают исходя из конструк­тивной схемы, стремясь обеспечить возможно более полное со­впадение расчетных усилий с усилиями, которые будут возни­кать в реальных условиях. При этом часть второстепенных фак­торов обычно не учитывают, заменяя действительную работу конструкций упрощенной «идеализированной» расчетной схемой, например, при расчетах железобетонных рам с жесткими узла­ми на вертикальную нагрузку ригель рассчитывают как изгиба­емый элемент, а действием продольной силы и горизонтальным смещением узлов пренебрегают. При расчетах стальных ферм принимают, что соединение элементов решетки с поясами в плоскости фермы шарнирное. В действительности в местах креп­ления стержней к фасонкам образуются жесткие узлы и возни­кают изгибающие моменты, вызывающие дополнительные напря­жения в фасонках, а также изгиб стержней вблизи узлов. В рас­чете жесткостью узлов пренебрегают. Принятое допущение снижает несущую способность ферм, поэтому недостаток расчет-

103

ной схемы восполняют конструктивными приемами. При опи-рании однопролетной балки на кирпичную стену эпюру напря­жений в опорной части принимают прямоугольной или треуголь­ной, хотя в действительности она имеет более сложное очерта­ние. В результате этих допущений изменяется расчетная длина пролета.

Различные допущения неизбежны при любых расчетных схе­мах. Важно правильно оценить их влияние на расчетные усилия снижают ли они надежность конструкции и в какой мере.

Расчеты строительных конструкций выполняют по норма­тивным и расчетным характеристикам. При определении расчет­ных нагрузок нормативные нагрузки умножают на коэффици­енты надежности, определяющие пределы возможных отклоне­ний с учетом климатических условий, назначения и формы объекта. Нормативные величины сопротивления материалов кор­ректируют коэффициентами надежности по материалам с уче­том коэффициентов условий работы. Считается, что конструк­ция находится в предельном состоянии при достижении этих ус­ловных характеристик (напряжений, деформаций и т.д.), тогда как оценку состояний конструкции в натуре производят по дей­ствительным нагрузкам, прочности и деформациям.

При расчетах абсолютизируют свойства материалов, считая их однородными по структуре и плотности, тогда как в действи­тельности конструкции выполняются из реальных материалов, свойства которых отличаются от идеализируемых. В материалах всегда имею<