Обследование аварийных зданий и сооружений

61

- перекосы строительных конструкций. r - радиус кривизны изгибаемого участка.

Плановое перемещение здания или его элементов (например, на оползне).

Результаты полевых работ и вычисленные величины заносятся в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Фактические геометрические характеристики сооружения

Врезультате обработки полученной информации определяют:

-комплексные геометрические параметры сооружения;

-общие геометрические характеристики;

-частные геометрические характеристики.

Во внутренней системе координат, связанной с самим зданием основную координатную плоскость относят к перекрытию цоколя, а оси координат ориентируют параллельно основным осям. В этой системе координат деформации здания характеризуют:

I. Уменьшение площадок опирания строительных элементов.

II. Скручивание строительных элементов.

III. Перекос строительных элементов.

IV. Сжатие строительных элементов.

V. Величина раскрытия трещин и разломов.

VI. Амплитуды.

Между деформационными характеристиками, используемыми в пространственной и внутренней системах координат существует связь:

изменение любого параметра внутренней геометрии влечет за собой изменение соответствующего параметра пространственной геометрии. В то же время

62

изменение не каждого параметра пространственной геометрии ведет к изменению внутренней геометрии (например, равномерная осадка жесткого сооружения может не повлечь за собой изменение параметров внутренней геометрии).

Комплексные геометрические параметры.

1. Коэффициент жесткости (пластичности) сооружения.

Здания и сооружения имеют разную чувствительность к осадкам, которые могут происходить в процессе строительства и эксплуатации; причем степень этой чувствительности определяется в основном их жесткостью.

Коэффициент жесткости (пластичности) сооружения

где ij – приращения кренов сооружения по заданным j сечениям;

Ij – приращения уклонов этажных перекрытий сооружения по соответствующим j сечениям.

Коэффициент жесткости является основным классифицирующим для сооружения (здания) по их типу и, как следствие, определяет группы соответствующих допустимых величин линейно-угловых деформаций как отдельных строительных конструкций, так и сооружений (зданий) в целом.

В зависимости от жесткости все здания и сооружения подразделяют на три основных типа: абсолютно жесткие, имеющие конечную жесткость

(жестко-пластичные) и пластичные (рис.4.10).

Как правило, высокой степенью жесткости характеризуются монолитные сооружения. К жестко-пластичным относятся объемно-блочные,

крупноблочные, крупнопанельные. К пластичным сооружениям относятся каркасные, кирпичные, деревянные.

63

2. Коэффициент однородности геометрии сооружения.

Данный коэффициент базируется на гипотезе, заключающейся в том, что

Здания

Монолитные

Рис. 4.10. Классификация зданий по жесткости

ошибки монтажа являются случайными величинами, подчиняющимся закону нормального (или близкого ему) распределения. А деформационные величины детерминированы теми или иными процессами изменения пространственной геометрии в основном фундаментов или, в редких случаях, иных элементов сооружения, следовательно, они зависимы. Отсюда при анализе закона распределения случайная часть величин анализируемой выборки относится к ошибкам монтажа, а систематическая составляющая относится к деформационным характеристикам сооружения.

64

При анализе однородности геометрии выполняется исследование закона распределения однородных геометрических характеристик сооружения по его заданным сечениям. Так совокупность Р включающая N величин qxi, qyi

исследуется на соответствие нормальному закону распределения. В результате определяются случайные и систематические составляющие.

Кроме этого, совокупность В включающая n величин qxср.i, qyср.i

аппроксимируется функциями:

частным случаем является линейная аппроксимация с определением уравнения регрессии:

Полученные аппроксимирующие функции определяют в общем виде распределения деформационных характеристик по сооружению.

При анализе однородности геометрии сооружения формируется его размерная цепь, из решения которой (по методу максимумов-минимумов)

определяется допустимая разность кренов диаметрально противоположных фасадов в заданном сечении сооружения.

3. Коэффициент устойчивости сооружения.

Главная опасность для здания любых конструктивных решений и применяемых материалов – это опасность опрокидывания. В этой связи сформулируем условие равновесия: необходимо, чтобы вертикаль, проведенная через центр тяжести, проходила внутри площадки опоры тела.

Когда вертикаль, проходящая через центр тяжести, находится на краю площадки опирания, здание находится в неустойчивом равновесии. Крен, при котором здание находится в неустойчивом равновесии, называют критическим.

При его достижении здание либо вернется в положение устойчивого равновесия, либо опрокинется.

Опасность опрокидывания или уровень эксплуатационной надежности здания определяет коэффициент устойчивости Ку:

65

где qх, qу – частные крены двух смежных ребер здания в плоскости стены; lx(y) – полуширина здания.

Во внутренней системе координат деформации зданий можно характеризовать при помощи амплитуд. Амплитуда (стрела прогиба) – это линейная величина, отсчитанная по перпендикуляру от исследуемой точки до линии, проходящей через две точки, являющихся смежными с названной. При этом амплитуда имеет строгую связь с напряжением строительных

где – напряжение, возникающее в строительной конструкции;

Е – модуль упругости.

При помощи амплитуд можно выразить любую деформацию, кроме того можно охарактеризовать напряженнодеформированное состояние здания.

Амплитуды бывают симметричные и несимметричные.

Симметричной амплитудой называется величина, полученная при условии равенства расстояний li-1 = li+1, если данные значения не равны, то такая амплитуда называется несимметричной.

Симметричная амплитуда вычисляется по формуле:

Несимметричная амплитуда вычисляется по формуле:

По величинам амплитуд можно просчитать радиус изгибаемого участка,

угол излома сооружения и, кроме того, совокупный анализ амплитуд дает представление о деформациях отдельных строительных конструкций и поверхностей сооружения в целом.

66

При li-1 = li+1 = li , имеем

Вычисление углов излома производят по формуле

Формулирование заключения Общий анализ технического состояния сооружения начинают с

оформления таблицы, характеризующей полную геометрию сооружения (см.

табл. 4.2). После заполнения таблицы вычисляют амплитуды по фасадам сооружения и горизонтальной деформационной поверхностью. Затем вычисляют допустимые геометрические характеристики, при этом исходные берут в СНиПе (допустимый относительный крен, перекосы, равномерные и неравномерные осадки). Сопоставляем реальные геометрические

(деформационные) характеристики (Q, i, A, , и т.д.) и допустимые (по СНиПу). Кроме того, имея табличный, графический материал по распределению деформационных законов и по динамике их изменения, делают заключение о техническом состоянии объекта.

Определенно четыре группы технического состояния зданий и сооружений в том числе: расчетно-эксплуатационный режим; допустимый эксплуатационный режим; предаварийное состояние; аварийное состояние.

1.Расчетный эксплуатационный режим – это такое состояние сооружения, когда все геометрические параметры находятся в зонах проектных значений допуска.

2.Допустимый эксплуатационный режим – это такое состояние сооружения, когда некоторые геометрические параметры выходят за пределы требований СНиПа, но они носят случайных характер. На сооружениях отсутствуют трещины. Допускается наличие трещин недеформационного характера.

67

3.Предаварийное состояние – это когда имеются трещины и разломы явного деформационного характера, когда геометрические параметры выходят за пределы требований СНиПа, но при этом не наблюдается уменьшение площадок опирания строительных конструкций более, чем на 2 см. Несущие конструкции сооружения не имеют трещин и разломов.

4.Аварийное состояние – это когда геометрические параметры превышают требования СНиПа в несколько раз. Когда площадки опирания уменьшаются более, чем на 2 см. Когда несущие конструкции сооружения имеют трещины и разломы.

4.3. Результаты обследования здания

Объект обследования располагается в Кемеровской обл., г.Белово. Здание представляет собой шесть крупнопанельных 9-этажных блок-секций. При этом определялись крены ребер сооружения и плоскостей его стен по заданным вертикальным сечениям, высота и линейные плановые размеры здания,

нивелировка горизонтальных сечений на горизонте перекрытия цоколя и технического этажа. Технические требования к геометрии изложены в СНиП

2.02.01-83* (прил. 1).

В результате визуального обследования установили, что трещины и разломы имеют характер, свидетельствующий о скручивании здания вдоль его продольной оси. Наибольшие деформационные величины, выражающиеся в косых трещинах, наблюдались на 1, 2 и 3 блок секциях. Кроме того, было определено, что здание выполнено с монтажными ошибками,

характеризующимися максимальными величинами до 100 мм.

Для исследуемого здания допустимое абсолютное значение крена равно

135 мм, в поперечном сечении допустимая неравномерная осадка характеризуется величиной 60 мм.

Точность геодезических работ регламентируется нормативным документом СНиП 3.01-03-84. При выполнении полевых работ по

68

исследованию геометрии сооружений расчет точности геодезических

где m – средняя квадратическая ошибка результата измерений;

C – коэффициент обеспечения точности;

тех – технологическое отклонение.

Коэффициент обеспечения точности для расчета средних квадратических ошибок измерений принимался рекомендованным СНиПом: С = 0,3. Ошибка определения кренов сооружения регламентирована ГОСТ 24846-81 и

соответствует m 0,0001 Hcoop .

Методика полевых работ и обработка результатов измерений.

Определялась полная геометрия сооружения, позволяющая с большой достоверностью охарактеризовать техническое состояние сооружения,

определить и выделить монтажные ошибки и деформационные параметры объекта. В комплекс работ по определению полной геометрии были включены:

-обмеры линейно-угловых параметров сооружений (продольные и поперечные размеры в нижнем сечении, угловое взаимное расположение стен в нижнем сечении, высота сооружения);

-определение частных кренов (qx ,qy ) ребер сооружения;

-определение кренов плоскостей стен по заданным сечениям;

-определение прямолинейности ( i) стен в нижнем сечении;

-определение принадлежности исследуемых точек нижнего сечения некоторой горизонтальной плоскости.

При этом крены ребер сооружения и его стен по заданным вертикальным сечениям определялись методом координат. При нивелировании горизонтальных сечений и определении линейно-угловых параметров сооружения применяли методику пространственной электронной тахеометрии.

По результатам измерений вычисляли:

1. Общий крен Q ребер сооружения (рис. 4.11).

69

Общий крен сооружения Q(общ) определяли так же по формуле, используя для вычисления лишь арифметические середины сумм частных кренов (рис.

4.12). Кроме того, определили угол ориентирования общего крена Q(общ) и

характеристики, определяющие устойчивость сооружения и однородность его геометрии.

2. Относительный крен Qотн ребер сооружения.

Кроме этого, по результатам регрессионного анализа условных отметок,

полученных при нивелировании цоколя сооружения и его технического этажа,

были определены продольные уклоны (крены) каждой блок секции.

3.Относительный угол скручивания ребер сооружения.

4.Относительный угол скручивания х плоскости.

5.Угол скручивания отдельной части сооружения.

6.Угол взаимного кручения частей сооружения.

7.Удлинение линейного размера плоскости стены в верхнем сечении.

8.Относительное удлинение % линейного размера плоскости стены в верхнем сечении.

9.По величинам неравномерных осадок i горизонтального сечения,

совпадающего с основанием цокольных строительных конструкций, вычислили амплитуды.

Кроме приведенных вычислений, по результатам измерений выполнили корреляционный анализ и установили с принятым уровнем достоверности принадлежность тех или иных величин к заданной выборке и охарактеризовали их природу (табл.4.3).