Детальное натурное обследование наземных и подземных строительных конструкций
Обследование оснований, фундаментов и надземных конструкций следует начинать с визуального осмотра здания и прилегающей к нему территории с целью выявления (ориентировочно) места предполагаемого замачивания, которое характеризуется повышенными деформациями конструкций здания и просадками прилегающей территории.
Если визуальный осмотр не позволяет определить расположение источника замачивания, то необходимо произвести инженерно-геологические изыскания и геодезическую съемку.
Для определения технического состояния фундаментов (геометрические размеры, форма, наличие и характер повреждений, качество материалов и т. п.) вдоль фундамента отрывают шурф.
Качество материала фундамента определяется по внешнему виду. Видимые дефекты: трещины, разломы, каверны, коррозия и т. д. детально описывают и зарисовывают с указанием размеров.
Прочность бетона определяется одним из существующих нераз-рушающих методов контроля - радиометрическим, акустическим, механическим и др.
Если прочность фундаментов является решающим фактором усиления конструкций, допускается из фундаментов отобрать пробы и испытать их в лаборатории на прочность.
Определение технического состояния наземных строительных конструкций включает: изучение технической документации конструкции и узлов их соединения, их фактического деформированного состояния, фактической несущей способности и долговечности конструкций; обследование условий работы и эксплуатации конструкций (воздействие среды, работающего оборудования и т. п.).
При обследовании необходимо детально изучить рабочие чертежи здания (планы, разрезы, узлы - марок АР, КМ, КЖ) и конструкций (индивидуальные и типовых серий) с текстовыми пояснениями, общую пояснительную записку, исполнительскую документацию (акты на скрытые работы, схемы геодезических съемок и т. п.) материалы по технической эксплуатации здания (технический паспорт, журнал техосмотров, акты осмотров конструкций, материалы предыдущих обследований и т. п.).
Фактическое деформированное состояние конструкций (искривление, изгиб, прогиб, крен, поворот и т. п.) определяют с помощью стальной проволоки или капроновой лески, стальной измерительной линейки, метра, рулетки, отвесов на стальной проволоке или капроновой леске и геодезических инструментов (нивелир, теодолит).
При появлении трещин на каждой из них в местах наибольшего раскрытия устанавливаются маяки, имеющие порядковый номер. Конец трещины по длине фиксируется поперечной риской, нанесенной краской или острым инструментом на поверхность конструкции. Номер и дата установки маяка наносятся на нем или на конструкции масляной краской.
Наблюдения за развитием трещин рекомендуется выполнять измерением их раскрытия в характерных точках, фиксированием их длины поперечными рисками с проставлением даты. Результаты измерений заносят в технический журнал по эксплуатации здания. При необходимости развитие трещины фиксируется по трем направлениям х, у, z, для чего используются специальные конструкции измерительных устройств. Измерение глубины трещин производится при ширине их раскрытия более 1 мм металлической линейкой либо щупом; при необходимости в глубь трещины впрыскивается краска, края трещины осторожно скалываются.
Периодичность наблюдений за развитием трещин: в течение 20 дней - ежедневно; еженедельно - до полной стабилизации; через 6 месяцев - при продолжении наблюдений.
Расположение трещин наносят на схемы (развертки) зданий и конструкций, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину составляется график ее раскрытия во времени.
Маяки для наблюдения за раскрытием трещин простого типа представляют собой гипсовую или алебастровую плитку толщиной около 10 мм и шириной 50-60 мм, которая крепится по обоим краям трещины на стене, освобожденной от штукатурки. При развитии трещины маяк разрывается. При необходимости рядом устанавливают новый маяк.
Для наблюдения развития трещин во времени применяются маяки и щелемеры, состоящие из двух частей, закрепленных по обе стороны трещины. Рабочая часть их представляет собой пластинки из стекла, оргстекла или металла со шкалой.
При обследовании железобетонных конструкций устанавливают состояние бетона и арматуры, затем определяют напряженно-деформированное состояние. Особое внимание следует обратить на наличие трещин в растянутой и на отслаивание бетона в сжатой зоне элементов конструкций. По характеру трещин определяют причину их возникновения.
Поперечные трещины с уменьшением раскрытия от ребра к нейтральной оси выше допустимых нормами в растянутой зоне изгибаемого элемента вызваны, как правило, перенапряжением арматуры, наклонные с увеличением раскрытия к нейтральной оси - неправильным армированием поперечной арматурой и отгибами. Мелкие продольные трещины с выкрошенным бетоном в сжатой зоне обычно указывают на перенапряжение бетона. Мелкие неглубокие трещины на верхней части изделия при формовании - следствие усадки бетона при неправильном температурно-влаж-ностном режиме в период твердения бетона.
Систематизацию материалов обследований для использования их при усилении железобетонных конструкций следует оформлять в виде таблицы (табл. 4.2).
Для определения соответствия бетона проектной марке либо испытывают в прессе имеющиеся (или изготовленные из тех же материалов) стандартные или отобранные из конструкций образцы, либо применяют приборы неразрушающего действия, которые позволяют определять прочность бетона непосредственно в конструкциях. Для этой цели используют следующие приборы:
- эталонный молоток НИИ Мосстроя, действие которого основано на принципе пластических деформаций - вдавливаемого ударника в исследуемую поверхность бетона и в поверхность эталона (стального стержня из стали A-I). Прочность бетона определяется в зависимости от твердости поверхностного слоя бетона и эталона. Средняя точность испытаний! 10-15 %;
- пресс-насосы ГПНВ-5, ГПНС-4, работающие по методу отрыва со скалыванием. Прочность бетона определяется по усилию вырыва бетона из конструкции. Средняя точность испытаний ±15 %;
- пресс-насос ГПНВ-5 со специальным загрузочным скалывающим устройством, действие которого основано на скалывании ребра конструкции прямоугольного сечения. Прочность бетона определяется по усилию, необходимому для скалывания ребра. Точность испытаний ± 15 %;
- приборы ультразвукового импульсного метода (сквозное прозвучивание) типов «Бетон», ДУК, УКБ, УК, УРЦ и др. Метод основан на наличии связи между прочностью бетона й скоростью распространения в бетоне ультразвукового импульса. Средняя точность испытаний ± 10-20 %.
При определении прочности бетона для каждого вида нераз-рушающих испытаний необходимо использовать поправочные коэффициенты. Для оценки прочности бетона вычисляют среднее значение для объекта контроля (конструкции, узла), характеристику изменчивости, коэффициент вариации.
Расчетные сопротивления бетона железобетонных конструкций вычисляют путем деления полученных неразрушающими испытаниями значений прочности бетона на коэффициент надежности по бетону при сжатии и растяжении по СНиП 2.03.01-84.
При наличии коррозии отбирают пробы бетона и продуктов его разрушения для физико-химических анализов, устанавливают степень разрушения защитного слоя бетона, его толщину, глубину карбонизации, положение и степень коррозии арматуры, отбирают образцы для физико-химических анализов и, в случае необходимости, для физико-механических испытаний. При отсутствии коррозии правильность положения арматуры определяют путем вырубки борозд в бетоне до обнажения арматуры.
При внешнем осмотре металлических конструкций устанавливают отклонение их от проекта, прогибы, осадки, деформации элементов, наличие трещин, размеры и качество сварных швов, правильность соединений, выявляют недостатки заводских и монтажных соединений конструкций (особое внимание следует обращать на узлы соединений металлических связей с несущими конструкциями и узлы соединения элементов связей между собой), определяют состояние стали, наличие расслоений, при наличии коррозии металла - степень поражения ею; в случае необходимости, производят отбор образцов стали для механических испытаний и физико-химических анализов.
При неравномерных осадках колонн в металлоконструкциях наибольшие деформации и повреждения выявляются в узлах их соединения и соединения элементов конструкций. Состояние сварных соединений (швов) определяют вначале внешним осмотром, остукивания их молотком весом 1 кг. Затем определяют размеры швов, выявляют их неровности, пористость, окислы, перерывы, трещины в швах, подрезы основного металла.
При обследовании каменной кладки наружных и внутренних стен устанавливают: тип и толщину швов кирпичной кладки, наличие дефектных участков (разрушение и выветривание кладки, трещины, отклонение от вертикали, разрушение фактурного и защитного слоев); наличие высолов, потеков, конденсата, пыли и т. п., границы их распространения и причины появления; вид и состояние горизонтальной изоляции стен, ее расположение по отношению к отмостке; состояние обрамлений дверных и оконных проемов. Все обнаруженные дефекты наносят на схемы с текстовыми пояснениями.
Кирпичную кладку осматривают, простукивают молотком, участки с трещинами очищают от штукатурного слоя, вскрывают глубинные слои кладки. Проверяют нарушение монолитности кладки - подвижку кирпича при ударе молотком; при отслоении кладки вскрывают отслоившуюся толщу и измеряют глубину и площадь отслоения. Глубину повреждения кладки определяют металлическим щупом-стержнем диаметром 8 мм и длиной 500 мм. Особое внимание обращают на состояние кладки в зонах с частой переменой влажности - у водостоков, у поверхности земли, в углах каменной конструкции и других аналогичных местах. Для измерения величины отклонения кладки от вертикали применяют отвес и деревянную рейку длиной 4-5 м.
После проведения визуальных обследований с помощью инструментов (приборов) выявляют ширину, характер развития, протяженность (длину), глубину трещин.
Для определения воздействий среды производства на состояние строительных конструкций определяют степень ее агрессивности. Основные параметры, характеризующие среду производства, ее агрессивность к строительным конструкциям, - влажность и температура. Постоянные циклические изменения влажности и температуры приводят к расшатыванию структуры строительных материалов, интенсифицируют процессы коррозии металла, бетона и строительных растворов. Активность газов, кислот и других химических реагентов также в значительной мере зависит от температуры и влажности.
В особо тяжелых условиях работают ограждающие конструкции многих зданий. Атмосферные воздействия с периодическим увлажнением и высушиванием, замораживанием, оттаиванием при относительно постоянной внутренней среде с повышенной влажностью и загазованностью значительно влияют на долговечность конструкций. В связи с этим исследуют температурно-влажностный режим в здании и наружных ограждений, для чего используют термографы, гигрографы, психрометры, полупроводниковые термодатчики или термопары.
Влияют на состояние конструкций также запыленность и загрязненность помещений. Пыль может оказывать агрессивное воздействие на металлические, железобетонные и каменные конструкции, так как является хорошим адсорбентом и содержит агрессивные компоненты. Химический состав воздуха, пыли, технологических вод определяют путем отбора проб. На основании результатов исследований устанавливают основные причины коррозионных разрушений конструкций и выбирают наиболее эффективные способы их защиты. При наличии в здании технологического оборудования, передающего на основания и строительные конструкции постоянное воздействие динамических нагрузок, устанавливают параметры колебаний оснований и конструкций при различных сочетаниях нагрузок. Для определения параметров используют комплект виброизмерительной аппаратуры. Результаты измерений используют при поверочных расчетах оснований и конструкций.
По материалам освидетельствования, наблюдений, обследований и поверочных расчетов устанавливается эксплуатационная пригодность деформированного здания и разрабатываются предложения по его защите, восстановлению и обеспечению долговечности.
Работа по обследованию производственных зданий должна выполняться по специально разработанной организацией-исполнителем программе, включающей организацию и график выполнения обследований.
В программе должны быть указаны все случаи вскрытия конструкций, располагающихся под землей, закрытых стенами, перегородками, штукатурным слоем и т. п. Участки вскрытия с указанием размеров должны быть нанесены на схему обследуемого здания, согласованы с организацией-заказчиком. Работы по вскрытию конструкций выполняет заказчик.