книги / Техническая экспертиза объектов недвижимости
..pdfПараметры, характеризующие конструктивную надежность, физическую долговечность:
прочность и устойчивость конструкций; влаго- и морозостойкость конструкций; водонепроницаемость конструкций и др.
Параметры, характеризующие функциональное соответствие, моральную долговечность:
удельные площади и кубатура; температурно-влажностный режим по мещений;
__ герметичность, звукоизоляция и др.
Здание или сооружение
Архитектурно-художественное соответствие |
Экономичность возведения и эксплуатации |
назначению |
|
Рис. 1.1. Параметры, характеризующие эксплуатационные качества зданий и сооружений
Рис. 1.2. Факторы, определяющие надежность зданий
Рис. 1.3. Техническая эксплуатация зданий и сооружений
Надежность закладывается в процессе проектирования при расчетах на прочность, устойчивость, герметичность и т.д. При этом коэффициенты, свя зывающие свойства материалов с условиями работы конструкции, принима ются таковыми, что вероятность исправной работы конструкции приближа ется к 100 %.
Надежность зданий в процессе технической эксплуатации восстанавли вается путем своевременного возобновления защитных покрытий, замены или усиления ослабленных элементов и т.д. Надежность всей системы конст рукций зависит от надежности составляющих ее элементов. Факторы, опре деляющие надежность здания, представлены на рис. 1.2.
Для обеспечения надежности, долговечности и пригодности зданий к дальнейшему использованию по назначению необходимо, чтобы они нахо дились в исправном состоянии.
Процессы, связанные с поддержанием зданий в исправности, называют ся технической эксплуатацией.
Техническая эксплуатация зданий и сооружений состоит из следующих видов работ: ухода за конструкциями и инженерным оборудованием; кон троля параметров эксплуатационной пригодности и повреждений конструк ций; ремонта конструкций и инженерного оборудования, включающего в себя текущий и капитальный ремонты, и т.д. (рис. 1.3).
2. ФАКТОРЫ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
Здания и сооружения подвергаются как внешним, так и внутренним воздействиям (рис. 2.1). Все воздействия подразделяются на физико химические и механические. К физико-химическим воздействиям относятся радиация, температура, осадки (кислотные дожди, град, снег), газы, химиче ские вещества, электромагнитные волны, биологические вредители, техноло гические процессы, влажность, а к механическим - воздушные потоки, на грузки, блуждающие токи, морозное пучение, давление грунта и т.д.
Из всех перечисленных выше факторов особо следует отметить влияние гидрогеологических изменений грунтов на долговечность зданий и сооруже ний.
Состояние жилого фонда в г. Перми вызывает большую тревогу. Нами обследовано большое количество кирпичных жилых домов, построенных в конце пятидесятых, шестидесятых годов в Индустриальном районе городе Пермь.
Внешние |
|
|
Внутренние |
|
|
|
воздействия |
||
воздействия |
|
|
||
|
|
(технологические |
||
(природные и искусственные) |
|
|
||
|
|
и функциональные) |
||
радиация |
|
|
||
|
|
постоянные |
||
температура |
|
|
||
Ш1Ш1Шмеханические, |
нагрузки ^временные |
|||
воздушный поток |
(кратковременные "4J |
|||
|
||||
дождь (кислоты) |
технологические (функциональн.) |
|||
осадки град _________ |
процессы |
|||
снег |
|
физические |
(удары, вибрации, вредные |
|
|
|
|||
|
|
разрушения; |
||
газы, хим. вещества |
|
жидкости и т.п.) |
||
|
коррозии |
|||
|
|
|||
а грозовые разряды |
|
тттГ ?■ ■■■ 9 |
колебания температуры |
|
|
влажность |
|||
радио- и электромаг |
|
ш |
|
|
нитные волны |
|
биологические |
||
шум |
|
вредители |
||
звуковые колебания |
|
|||
|
|
|||
биологические |
|
|
|
|
вредители |
|
|
|
|
давление грунта |
|
вибрации |
|
|
<ш- |
|
сеисмоволны |
||
о-блуждающие токи |
||||
|
|
|||
о морозное лучение |
влага |
|
^ |
Рис. 2.1. Факторы, воздействующие на здания и сооружения ((Ц )- физико-химические воздействия Q - механические воздействия) |
Обследуемые жилые дома построены в типовых конструкциях се рии 1-447 с.
Во всех обследуемых домах обнаружена общая тенденция развития трещин. В несущих'наружных и внутренних продольных стенах образова лись трещины, ширина которых увеличивается с 2 мм на первых этажах до 60-70 мм на пятых этажах. В пределах третьих-пятых этажей трещины сквозные. Здания разделяются на отдельные блоки, что нарушает их про странственную жесткость.
Нами проведен подробный анализ результатов инженерно геологических изысканий, выполненных в разное время. При этом установ лено, что за последние 30 лет произошло постепенное подтопление террито рии грунтовыми водами. При проведении изысканий в кварталах № 833, 860, 870 (ул. 9 мая, д. 16; ул. Баумана, д. 25а; ул. Леонова, д. 3, 5, 7, 16) в 1967 году грунтовые воды были обнаружены на глубине 10 м от поверхности зем ли, в 1971 году - на глубине 3,7 м, а в 1980 году - глубине 0,5-1,0 м. В 1985 году были проведены комплексные инженерно-геологические изыскания с целью изучения процесса подтопления территории г. Перми. По их результа там вышеуказанные кварталы относятся к подтопляемым территориям.
Причинами подтопления являются:
- наличие плоховодопроводящих и плохопроницаемых слоев суглин
ков;
-слабая дренированность территории;
-наличие предприятий с повышенным (более 100 м /сутки на 1 га) водопотреблением и высокой плотностью сетей водопровода, канализации и теплоснабжения;
-большие (нередко превышающие нормативные) утечки из водонесущих коммуникаций и аварийные ситуации в них, порой не ликвидируемые продолжительное время;
-барражный эффект подземных частей зданий и сооружений;
-повреждение отмосток вокруг зданий.
Таким образом, гидрогеологические условия в основании фундаментов обследуемых зданий существенно изменились в результате начавшегося в начале 70-х годов интенсивного подтопления территории. Это не могло не сказаться на физико-механических характеристиках грунтов, залегающих под подошвой фундаментов. В ряде случаев твердые грунты переходят в пластическое состояние, что приводит к снижению несущей способности грунтов основания. В песчаных грунтах увеличение влажности способствует разрушению структурных связей между частицами грунта. Также установле но, что при увеличении влажности значительно повышается деформативность песка [15].
Другой причиной значительных деформаций жилых кирпичных зданий являются недостаточно полные гидрогеологические изыскания, проведенные в 1960-1961 гг., не отразившие наличие лессовидных суглинков в основании фундаментов, обладающих просадочными свойствами при замачивании (ул. Баумана, д. 25а, 29; ул. Леонова д. 3, 5, 7).
Нарушение технологического процесса при возведении кирпичных зда ний также повлияло на дальнейшую работу несущих конструкций зданий. Это и промораживание основания грунтов под подошвой фундаментов (ул. Баумана, д. 25а), засыпка пазух фундаментов строительным мусором (ул. Леонова, д. 7); низкое качество кирпичной кладки (ул. Леонова, д. 7), недостаточная глубина заложения фундаментов в пучинистых грунтах (ул. Леонова, д. 7, 16), недостаточная ширина подошвы фундаментов (ул. Снай перов, д. 8).
Немаловажную роль играет и эксплуатация жилых зданий. При обсле довании выяснилось, что износ трубопроводов горячей и холодной воды, отопления приводит к постоянному замачиванию грунтов основания фунда ментов. Известны случаи спуска воды из труб отопления и горячей воды в подвальные помещения и под подошву фундаментов (ул. Леонова, д. 7, 16). Протечки канализации в подвальных помещениях приводят к заполнению подвала фекалиями на 600-700 мм (ул. Семченко, д. 21), затем эти стоки просачиваются в основание фундаментов.
Все вышеперечисленные факторы встречаются при обследовании прак тически каждого здания в большей или меньшей степени.
Вбольшинстве случаев дефекты конструкций и деформации зданий та ковы, что без усиления всей коробки здания и фундамента дальнейшая экс плуатация зданий становится невозможной.
Впоследние 5-8 лет наблюдался спад промышленного производства, многие предприятия признавались банкротами, в результате чего их про мышленные корпуса не эксплуатировались. В течение нескольких лет в них было отключено отопление, электроэнергия, не ремонтировалась кровля. Например, конструкции железобетонного рамного каркаса здания четырех этажного гаража по ул. Шоссе Космонавтов, д. 56, выполненного по серии ИИ20/70, в результате нарушения внутреннего водостока и протечек кровли
втечение пяти лет постоянно замачивались атмосферными осадками, под вергались циклическому замораживанию и оттаиванию. Кроме того, на про тяжении всего этого периода в здании было отключено отопление.
При обследовании технического состояния здания гаража для определе ния физического износа конструкций (здание было выставлено на продажу) было выявлено, что у несущих конструкций здания - железобетонных плит перекрытий и покрытий, преднапряженных ригелей и колонн - разрушен защитный слой, коррозия арматуры достигает 30-40 % площади сечения.
Эксплуатация здания гаража без усиления несущих конструкций была при знана невозможной.
До недавнего времени у нас существовала система проектирования зда ний и сооружений, выбора видов первичной или вторичной защиты приме нительно к условиям эксплуатации конструкций с учетом свойств строи тельных материалов и изделий. Все эти требования изложены в соответст вующих нормативных документах. К сожалению, сейчас многое утрачено и часто не учитывается ни при новом строительстве, ни при реконструкции или перепрофилировании зданий. Несоблюдение требований, направленных на обеспечение долговечности при проектировании, строительстве и экс плуатации, воздействия на конструкции агрессивных факторов внешней сре ды: агрессивных газов атмосферы воздуха, загрязнения грунтов и грунтовых вод, отрицательных климатических температур и т.п., зачастую в сочетании с низким качеством производства строительных работ, приводят к разруше нию и выходу из строя строительных конструкций задолго до исчерпания ими надлежащего срока службы.
Встречаются случаи применения проектов, разработанных для районов с меньшей нормативной снеговой нагрузкой.
Примером могут служить построенные в г. Чернушка склады ангарного типа.
Нами проведена техническая экспертиза подобного сооружения в г. Чернушка.
Обследуемое сооружение арочного склада возведено по проекту, анало гичному проекту, разработанному институтом Укрниипроектстальконструкции им. Мельникова: быстромонтируемое сборно-разборное здание типа «Волна-360» пролетом 12 м и длиной 30 м с бескаркасным арочным покры тием и торцовыми стенами из волнистых оцинкованных листов.
Неотапливаемое бескрановое здание типа «Волна-360» предназначено для районов с расчетной температурой не ниже минус 40° С, сейсмичностью не более 6 баллов, нормативная снеговая нагрузка на него - не более 100 кг/м , ветровое давление - не более 50 кг/ м Основными элементами покрытия и торцовых стен являются волнистые листы с синусоидальными гофрами высотой 35 мм из стали марки 09Г2Д толщиной 2,0-2,5 мм, длиной 1760 мм, шириной 970 мм с антикоррозионным покрытием цинком толщи ной не менее 2 мкм на каждой стороне листа. Торцовые листы плоские, а листы покрытия изогнуты с радиусом 6,2 м. Листы соединяются внахлест болтами диаметром 16 мм. Для повышения жесткости конструкции покры тия в нескольких поперечных сечениях здания, расположенных в средней его трети, устроены затяжки по принципу Шухова (обеспечивающие наи больший эффект повышения жесткости при несимметричной нагрузках на покрытие). Масса покрытия здания типа «Волна» составляет 40—45 кг/м2
Обследуемое сооружение холодного арочного склада имеет аналогич ные конструктивные решения, а также отступления от проекта-аналога:
-отсутствуют конструкции повышения жесткости сооружения;
-не выполнена привязка к местным климатическим условиям: норма
тивная снеговая нагрузка V снегового района (г. Чернушка) составляет 200 кг/м , тогда как для здания типа «Волна-360» предусмотрена нормативная снеговая нагрузка не более 100 кг/м2
Из-за дефектов проектирования, указанных выше, произошла потеря ус тойчивости гофр холодногнутых профилей арочного свода.
На основании технического задания и результатов обследования техни ческого состояния было разработано усиление несущих конструкций ароч ного склада.
Другим примером является обрушение ангар-склада в г. Перми в марте 1999 г. Здание склада было выполнено из легких металлических конструк ций и представляло собой однопролетное, прямоугольное в плане сооруже ние размерами 7,8x27 м, с шагом рам 3 м, высотой в коньке 5 м [9].
В момент обрушения здание находилось в эксплуатации. Проект ная документация на здание отсутствовала. В результате обследования, ана лиза и расчетов было выявлено, что размеры поперечного сечения несущих конструкций склада не соответствуют нагрузкам для природноклиматических условий г. Перми, а качество строительных работ является низким.
В настоящее время ремонтно-восстановительные и строительные рабо ты зачастую выполняются специалистами, не владеющими должными зна ниями в области коррозии и защиты от коррозии строительных материалов и конструкций, и, следовательно, производятся без оценки причин и степени повреждений, прогноза долговечности, обоснования выбора материалов, средств и методов ремонтно-восстановительных работ, что в конечном итоге не обеспечивает длительного положительного эффекта при последующей эксплуатации конструкций.
По данным натурных обследований, анализа проектных материалов и экспертной оценки установлено, что агрессивному воздействию подвергают ся в различных отраслях народного хозяйства от 15 до 75 % строительных конструкций зданий и сооружений. Несмотря на отсутствие недостатка в строительной продукции, коммерческие организации, порой через посред ников, приобретают изделия без гарантии их качества и долговечности, а че рез 10-15 лет, а то и через 1-2 года, эксплуатации зданий и сооружений за траты на их ремонт превышают первоначальную сметную стоимость.
Агрессивным воздействиям (включая грунтовые и атмосферные) под вергаются конструкции не только зданий и сооружений промышленных и сельскохозяйственных предприятий, энергетики и транспорта, но и подзем
ные конструкции жилых и гражданских зданий. Результатом является раз рушение конструкций порой даже через одну зиму с момента сдачи здания в эксплуатацию.
В настоящее время на предприятиях строительного комплекса практи чески не соблюдаются требования нормативов к долговечности железобето на, а на предприятиях других комплексов антикоррозионная служба бездей ствует, система оценки эксплуатационной пригодности строительных конст рукций в условиях действующих производств не упорядочена.
Кроме того, в последние годы начато активное внедрение в практику строительства нетрадиционных материалов для изготовления бетона и желе зобетона (зола, шлаки, новые виды эффективных вяжущих, химических до бавок), новых видов арматурных сталей, существенно влияющих на долго вечность конструкций.
Эксплуатационные службы своевременно не проводят профилактиче ские обследования для оценки состояния конструкций и их своевременного ремонта и восстановления. Может наступить время, когда мы просто не сможем сохранить от непрерывных разрушений и аварий значительную часть основных фондов нашей страны.
3.ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕД И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЗДАНИЯ
ИСООРУЖЕНИЯ
3.1.Виды агрессивных сред
По физическому состоянию агрессивные среды классифицируются на газовлажные, жидкие и твердые (рис. 3.1).
Газовлажные среды характеризуются относительной влажностью воз духа в пределах от 60 до 100 % и концентрацией газов в воздухе.
Жидкие среды - это грунтовые воды, как правило, многокомпонентные, в них протекают различные процессы параллельно с процессами образова ния хлористых, сульфатных и магнезиальных солей кальция. Наиболее ин тенсивно развиваются процессы сульфатной коррозии и процессы образова ния кристаллогидратов. При этих процессах в поровой структуре цементного камня увеличивается объем новообразований в 2-5 раз и более вследствие присоединения воды. У бетона наблюдается шелушение поверхности, появ ляется сетка трещин, происходит фрагментация блоков из-за выпадения за полнителя. Процесс разрушения продвигается внутрь бетона постоянно по стадиям: уплотнение - упрочнение - разупрочнение - разрыхление. В зави симости от пористости бетона и минералогического состава цемента ско-