книги / Техническая экспертиза объектов недвижимости

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.

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-