Обследование технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений, в том числе и административных, является важным направлением строительной деятельности, охватывающим комплекс вопросов, связанных с обеспечением эксплуатационной надежности зданий, с проведением ремонтных и восстановительных работ, а также с разработкой проектной документации по реконструкции зданий и сооружений.

Объем проводимых обследований административных зданий и сооружений ежегодно увеличивается, что является следствием ряда факторов: физического и морального их износа, перевооружения и реконструкции зданий, реконструкции малоэтажной старой застройки, изменения форм собственности и повышения цен на недвижимость, земельные участки и др. Крайне важно проведение обследований при реконструкции старых зданий и сооружений, что как правило, связано с изменением действующих нагрузок, изменением конструктивных схем и необходимостью учета современных норм проектирований зданий. В процессе эксплуатации зданий вследствие различных причин происходит физический износ строительных конструкций, снижение, а также потеря их несущей способности, деформация как отдельных элементов, так и здания в целом. Для разработки мероприятий по восстановлению эксплуатационных свойств конструкций, необходимо проведение их обследования с целью выявления причин преждевременного понижения их несущей способности.

Обследование зданий и сооружений должны выполняться специализированными организациями и специалистами, обладающими знаниями в самых разных областях строительной науки.

Обследование зданий выполняется с целью установления их пригодности к нормальной эксплуатации либо необходимости ремонта, восстановления, усиления или установления ограничений в эксплуатации, как отдельных конструкций, так и всего здания в целом.

Общей целью обследований технического состояния строительных конструкций являются выявление степени физического износа, причин, обуславливающих их состояние, фактической работоспособности конструкций и разработка мероприятий по обеспечению их эксплуатационных качеств.

Обследования проводятся при реконструкции или реставрации зданий, при длительном перерыве (более одного года) в строительстве зданий, при обнаружении в конструкциях дефектов и повреждений, при авариях, а также при изменении нагрузок или функционального назначения здания.

Обследование конструкций с целью определения технического состояния и остаточного ресурса химических предприятий проводится в следующих случаях:

• обнаружения дефектов и повреждений при периодических и внеочередных осмотрах;
• после пожаров и стихийных бедствий;
• после аварии;
• по предписанию уполномоченных органов (судов);
• при консервации здания;
• истечения сроков обследования или нормативных сроков эксплуатации;
• при изменении владельца;
• при страховании организации;
• для определения экономической целесообразности ремонта или реконструкции;
• при увеличении нормируемых воздействий (сейсмические, снеговые, ветровые воздействия) и нагрузок.

Работы по проведению обследования выполняются поэтапно:

• ознакомление с состоянием конструкций зданий и составление программы обследований;
• предварительное обследование конструкций здания;
• детальное техническое обследование для установления физико-технических характеристик конструкций;
• определение прочности, а в необходимых случаях — жесткости и трещиностойкости конструкций;
• оценка технического состояния конструкций по результатам обследования и условий эксплуатации конструкций объекта (наличие температурных воздействий, динамических ударных нагрузок, соблюдений условий обеспечения пространственной жесткости и устойчивости каркаса, оценка состояния грунтов основания);
• предварительное выявление конструкций, имеющих опасные дефекты, повреждения и деформации, находящихся в аварийном состоянии, с выдачей предложений по проведению первоочередных противоаварийных мероприятий;
• определение безопасного способа доступа к конструкции;
• разработка, в случае необходимости, мероприятий по обеспечению эксплуатационных требований к обследуемым зданиям.

Состав и объемы работ по обследованию в каждом конкретном случае определяются программой работ на основе технического задания заказчика с учетом требований действующих нормативных документов.

В состав работ по обследованию также включаются:

• натурные обследования технического (физического) состояния несущих конструкций надземной и подземной частей здания (наружных и внутренних стен, колонн, перекрытий, фундаментов, коммуникаций и т.д.) с определением прочностных характеристик конструктивных материалов, а также наличия и степени проявления деформаций и повреждений (трещин, сдвигов, выпучивания, разрушений кирпичной кладки, сырости и т.п.);
• геодезические измерения величин крена зданий, а также отклонений несущих и ограждающих конструкций зданий от вертикали;
• аналитическое определение координат углов зданий и других стабильных элементов ситуации;
• натурное определение расстояний между существующими объектами;
• обмеры натурных габаритов обследуемых объектов;
• определение абсолютных или относительных высотных отметок элементов здания (подошвы фундаментов, цоколя, этажей, крыши и т.д.);
• уточнение фактических и прогнозируемых нагрузок и воздействий;
• установление фактических физико-механических свойств материалов конструкций;
• проверку фундаментов при выполнении деформаций каркаса здания и несущей способности грунта при выявлении осадок фундаментов;
• обследование прочих элементов здания и обмерные работы

Программа обследования составляется на основании технического задания заказчика и результатов ознакомления с проектно-технической документацией строящегося здания, включающей рабочие чертежи и пояснительную записку к ним, а также заключение об инженерно-геологических изысканиях.

Ознакомление с проектно-технической документацией обследуемого здания производится с целью учета конструктивных особенностей и особенностей работы конструкций, а также выявления причин и характера дефектов, состояние здание сооружение конструкция

Перечень технической документации, используемой при обследовании, включает:

• паспорт на здание и (или) сооружение;
• комплект общестроительных чертежей с указанием всех изменений, внесенных при производстве работ, и отметок о согласовании этих изменений с проектной организацией, разработавшей проект;
• акты приемки здания (сооружения) в эксплуатацию с указанием недоделок, — акты устранения недоделок;
• акты приемочных испытаний, проведенных в процессе эксплуатации;
• технический журнал по эксплуатации здания (сооружения);
• акты на скрытые работы и акты промежуточной приемки отдельных ответственных конструкций;
• журналы производства работ и авторского надзора;
• материалы геодезических съемок;
• журналы контроля качества работ;
• сертификаты, технические паспорта, удостоверяющие качество конструкций и материалов;
• акты противокоррозионных и окрасочных работ;
• акты результатов периодических осмотров конструкций;
• акты расследования аварий и нарушений технологических процессов, влияющих на условия эксплуатации здания (сооружения)
• отчеты, документы и заключения специализированных организаций о ранее выполненных обследованиях;
• документы о текущих и капитальных ремонтах, усилениях конструкций;
• документы, характеризующие фактические технологические нагрузки и воздействия и их изменения в процессе эксплуатации;
• документы, характеризующие фактические параметры внутри цеховой среды (состав и концентрация газов, влажность, температура, тепло- и пылевыделение и т.д.);
• отчеты по инженерно-геологическим условиям территории, на которой расположено здание (сооружение).

При отсутствии рабочих чертежей, данных о свойствах материалов и других необходимых данных, составляется специальное соглашение Заказчика со Специализированной организацией на выполнение дополнительных работ.

По проектной документации устанавливаются следующие данные:

Для зданий:

• наименование и назначение;
• наименование проектной организации, разработавшей проект;
• год завершения строительства;
• конструктивная схема;
• серии и марки типовых конструкций, примененных в проекте;
• монтажные схемы сборных элементов;
• геометрические размеры элементов и конструкций;
• проектные нагрузки;
• расчетные схемы.

Для бетонных конструкций:

• — проектные классы (марки) бетона;

Для железобетонных конструкций:

• — проектные классы (марки) бетона и арматуры;
• -количество, диаметр, и расположение арматуры;

Для каменных конструкций:

• — вид кладки;
• проектные марки камня и раствора;
• количество, диаметр, вид и расположение арматуры (для армированной кладки);

Для металлических конструкций:

• марка или класс прочности стали, дополнительные гарантии качества стали; — тип сварочных электродов, марка сварочной проволоки, флюса, защитных газов;
• диаметр, класс прочности и точности монтажных болтов;

Для деревянных конструкций:

• — порода и сорт древесины, дополнительные требования к древесине;
• тип и марка клея для клееных конструкций;
• марка фанеры;
• -категория защитной обработки древесины;
• марка или класс прочности стали, алюминиевых сплавов для металлических деталей;
• количество, материал, диаметр и расположение болтов, нагелей, гвоздей, шурупов и других соединительных элементов.

По исполнительной документации устанавливаются:

1. наименование строительных организаций, осуществивших строительство;
2. — сроки строительства с выделением участков здания, возводимых в зимний период;
3. заводы-изготовители конструкций;
4. данные об отступлениях от проекта при строительстве;
5. данные об испытаниях материалов и конструкций;
6. данные о повреждениях конструкций в процессе строительства;
7. данные об испытаниях конструкций.

По документации на эксплуатацию здания устанавливаются:

• данные о технологических нагрузках, в том числе от подъемно-транспортного оборудования;
• данные об агрессивности среды (по температуре, влажности, уровню грунтовых вод, его изменению во времени, концентрации агрессивных компонентов);
• сведения о повреждениях, появившихся за время эксплуатации;
• данные о замене, ремонте и усилении конструкций.

При обследованиях после пожара дополнительно устанавливаются:

• время обнаружения пожара;
• зона распространения пожара и время интенсивного горения;
• температура в помещениях во время пожара;
• место нахождения очага пожара;
• средства тушения пожара;
• максимальная температура нагрева материала конструкций, закладных деталей и сварных соединений; распределение температур по участкам конструкций во время пожара.

Предварительный осмотр здания проводится с целью:

• определения общего технического состояния конструкций и зон с наибольшим количеством дефектов и повреждений;
• выявления аварийных конструкций;
• установления возможности доступа к конструкциям, подлежащим обследованию.

В случае выявления на этапе предварительного осмотра аварийных конструкций, необходимо выдать рекомендации по предотвращению их обрушения и обеспечения безопасности людей, находящихся в здании.

Необходимо установить фактически действующие нагрузки на фундаменты с учетом собственного веса конструкций, технологического оборудования и временных нагрузок, а также их сочетаний в соответствии со СНиП 2.02.07-85. В необходимых случаях следует также установить:

• проектную марку и класс бетона, диаметр, класс и количество рабочей и конструктивной арматуры, конструкцию арматурных изделий, марку кирпича и раствора, геометрические размеры конструкций и другие данные.

При обследовании проводится учёт контролируемых параметров зданий и конструкций.

Контролируемыми параметрами здания являются: габаритные размеры, этажность, высота этажа; конструктивная схема; тип и глубина заложения фундаментов; нагрузки и воздействия; общий крен, размеры между осями основных конструктивных элементов (пролет, шаг колонн, балок, ферм), отметки характерных узлов, расстояния между узлами и т. д.; геометрические размеры конструктивных элементов; конструкции узлов и стыков, типы и материал несущих и ограждающих конструкций.

Контролируемыми параметрами для бетонных конструкций являются: геометрические размеры; прочность бетона конструкций; проницаемость бетона; щелочность бетона; морозостойкость бетона.

Контролируемыми параметрами для железобетонных конструкций являются: геометрические размеры; ширина раскрытия трещин; вид арматуры; прогибы; толщина защитного слоя бетона; прочность бетона конструкций; проницаемость бетона; щелочность бетона; морозостойкость бетона; диаметры, количество и расположение арматуры; прочность арматуры; состояние стыков или узлов сборных конструкций.

Контролируемыми параметрами для каменных конструкций являются: тип и качество выполнения кладки; вид и марки камней и раствора; геометрические размеры (толщина и высота стен, размеры простенков); прочность камней и раствора; морозостойкость камней; толщина швов кладки; величина пустошовки; вид, диаметры, количество и расположение арматуры; прочность арматуры; влажность кладки.

В число контролируемых параметров, при обследовании бетонных, железобетонных и каменных конструкций также включаются

1. Прочностные характеристики бетона, камней и раствора в случаях, если:

• имеющаяся документация не содержит проектных данных о прочности материла, а эти сведения необходимы при оценке состояния конструкций;
• есть основания предполагать, что при приготовлении и укладке материалов были нарушены требования, действующие на момент строительства;
• есть основания предполагать, что материал в раннем возрасте подвергся воздействию отрицательных температур;
• материал имеет существенные коррозионные повреждения, повреждения в результате пожара или в результате переменного замораживания и оттаивания;
• конструкция подвергалась значительному динамическому или вибрационному воздействию;
• в результате поверочных расчетов с использованием проектных значений прочности материалов установлено, что несущая способность конструкции недостаточна, а есть основания полагать, что фактическая прочность бетона выше проектной;
• при изменении нагрузок или условий эксплуатации.

2. Количество, диаметр и прочность арматуры в случаях, если:

• отсутствуют проектные данные об армировании, а эти сведения необходимы при оценке состояния конструкций;
• есть основания предполагать, что при изготовлении были допущены отступления от проекта в армировании;
• прогибы и ширина раскрытия трещин превышают нормируемые;
• характер трещин и повреждений свидетельствует о возможном отступлении от требований проекта по армированию;
• имеются признаки, свидетельствующие о коррозии арматуры;
• конструкция подвергалась воздействию пожара;
• целью обследования является изыскание резервов несущей способности конструкций.

В остальных случаях контролируемые параметры, перечисленные в настоящем пункте, при обследовании могут не определяться, а при выполнении поверочных расчетов конструкций приниматься по проектным данным.

Контролируемыми параметрами для металлических конструкций являются:

• — геометрические размеры, прогибы, предел текучести и временное сопротивление металла;
• относительное удлинение;
• ударная вязкость при различных температурах и после механического старения;
• химический состав стали;
• предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение, ударная вязкость и химический состав сварных швов, болтов, заклепок;
• размеры (длина, катет) сварных швов;
• количество и диаметр заклепок и болтов в узлах; класс точности и класс прочности болтов.

При обследовании металлических конструкций в число контролируемых параметров (с проведением лабораторных испытаний) следует включать прочностные характеристики стали, сварных швов, болтов и заклепок, их пластичность, химический состав и склонность к хрупкому разрушению в случаях, если:

• отсутствуют исполнительная документация и сертификаты или недостаточны имеющиеся в них сведения;
• обнаружены в конструкциях повреждения, связанные с низким качеством стали (расслой, хрупкие трещины и др.);
• изыскиваются резервы несущей способности конструкций;
• металл претерпел пластические деформации или воздействие высоких температур;
• возможно развитие межкристаллитной коррозии или коррозионного растрескивания металла.

Контролируемыми параметрами для деревянных конструкций являются:

• геометрические размеры;
• прогибы;
• порода древесины и ее сорт;
• прочностные характеристики древесины;
• влажность древесины; ширина годичных слоев и содержание в них поздней древесины;
• вид фанеры и ее прочностные характеристики;
• прочностные характеристики стальных или алюминиевых элементов: предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение;
• материал, количество, размещение и размеры соединительных элементов; степень пропитки древесины антипиренами;
• длина и глубина лобовых врубок;
• длина опорной площадки и глубина подрезки растянутой зоны изгибаемых элементов;
• вид и размеры ослабления сечений врубками, вырезами.

При обследовании деревянных конструкций в число контролируемых параметров следует включать прочностные характеристики древесины, фанеры, стальных или алюминиевых элементов в случаях, если:

• отсутствуют рабочие чертежи, паспорта и сертификаты на конструкции;
• обнаружены в конструкциях гниль, грибковые, энтомологические и другие повреждения древесины;
• изыскиваются резервы несущей способности конструкций;
• конструкции подверглись воздействию высоких температур или сильно увлажнены.

Основными контролируемыми параметрами дефектов и повреждений железобетонных конструкций являются:

• ширина раскрытия и глубина трещин, их расположение и характер;
• размеры и расположение сколов с оголением и без оголения арматуры;
• степень повреждения арматуры и состояние ее сцепления с бетоном;
• степень повреждения закладных деталей и состояние стыков и узлов сопряжений сборных конструкций;
• размеры и глубина пропитки нефтепродуктами;
• глубина преобразованного слоя бетона; температура нагрева бетона при пожаре.

Основными контролируемыми параметрами дефектов и повреждений каменных конструкций являются:

• ширина раскрытия трещин, их характер и расположение; глубина и размеры местных повреждений кладки.

Основными контролируемыми параметрами дефектов и повреждений металлических конструкций являются:

• размеры ослабления поперечного сечения элементов не предусмотренные проектом;
• размеры трещин в основном металле, сварных швах и околошовной зоне сварных швов;
• непровары, неполномерность, наличие кратеров, чешуйчатость и др. в сварных швах;
• подрезы основного металла;
• общее искривление элемента или конструкции по всей длине между точками закрепления;
• местные искривления на части длины элемента или вмятины;
• взаимное смещение конструкций; зазоры в местах сопряжения конструкций; — смещение болтов и заклепок с разбивочных осей и рисок;
• глубина коррозии элементов; степень разрушения защитных покрытий и др. Основными контролируемыми параметрами дефектов и повреждений деревянных конструкций являются:
• степень поражения древесины грибками, энтомологическими вредителями, гнилью;
• ослабления поперечного сечения элементов не предусмотренные проектом; — размеры и расположение трещин при усушке;
• общее искривление элемента или конструкции по всей длине между точками закрепления;
• местное выпучивание элементов;
• зазоры между элементами;
• непроклеи в клееных конструкциях;
• деформации площадок смятия; глубина коррозии металлических элементов и деталей и др.

Перечень контролируемых параметров может быть расширен или сокращен в программе обследования в зависимости от вида конструкций, их состояния, вида воздействия (пожар, агрессивная среда и др.), полноты технической документации, целей и задач обследования.

Методы определения физико-химических характеристик материалов конструкций

Прочность каменных, бетонных и железобетонных конструкций административных, промышленных и других зданий (стен, фундаментов, каркасов, перекрытий и т.п.) может определяться неразрушающими и разрушающими методами.

Неразрушающие методы позволяют определять прочность конструкций без ослабления сечения и снижения несущей способности при отборе образцов, кернов или проб материалов. К неразрушающим методам относятся механические (ударные, отрыва, скалывания) и ультразвуковые способы.(6 с.36)

Ультразвуковой способ используется для определения прочности хрупких и нехрупких материалов в соответствии с требованиями ГОСТ 24732-80 (бетоны) и ГОСТ 17624-78 (силикатные камни). Оценка прочности конструкций производится по скорости распространения ультразвука в материале образца с помощью ультразвуковых приборов .

Для оценки прочности кирпича, камней правильной формы и раствора из кладки стен и фундаментов проводят механические испытания в лаборатории. Образцы бетона для определения прочности в группе однотипных конструкций или в отдельной конструкции должны располагаться: в местах наименьшей прочности бетона, предварительно определенной экспертным методом; в зонах и элементах конструкций, определяющих их несущую способность; в местах, имеющих дефекты и повреждения, которые могут свидетельствовать о пониженной прочности бетона (повышенная пористость, коррозионные повреждения, температурное растрескивание бетона, изменение его цвета.

Отбор кирпича, камней и раствора из стен и фундаментов производят из ненесущих (под окнами, в проемах) или слабонагруженных элементов или конструкций, подлежащих разборке и демонтажу. Для оценки прочности кирпича, камней правильной формы и раствора из кладки стен и фундаментов отбирают целые, неповрежденные кирпичи или камни и пластинки раствора из горизонтальных швов. Для определения прочности природных камней неправильной формы (бута) из фрагментов камней выпиливают кубики с размером ребер 40-200 мм или высверливают цилиндры (керны) диаметром 40-150 мм и длиной, превышающей диаметр на 10-20 мм.

Разрушение каменных конструкций при их эксплуатации происходит и под воздействием многих химических и физико-механических факторов. К ним относятся неоднородность материалов, повышенные напряжения в материале различного происхождения, приводящие к микроразрывам в материале, попеременное увлажнение и высушивание, периодические замораживания и оттаивания, резкие перепады температур, воздействие солей и кислот, выщелачивание, нарушение контактов между цементным камнем и заполнителями, коррозия стальной арматуры, разрушение заполнителей под воздействием щелочей цемента.

Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используются физико-химические методы.

Исследование химического состава новообразований, возникших в бетоне под действием агрессивной среды, производится с помощью дифференциально-термического и рентгено-структурного методов, выполняемых в лабораторных условиях на образцах, отобранных из эксплуатируемых конструкций.

Изучение структурных изменений бетона производится с помощью ручной лупы, дающей небольшое увеличение. Такой осмотр позволяет изучить поверхность образца, выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов.

С помощью микроскопического метода можно выявить взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя; состояние контакта между бетоном и арматурой; форму, размер и количество пор; размер и направление трещин.

Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя рН.