Влияние окружающей среда на надежность работы строительных конструкций зданий

Надежность, экологическая безопасность и экономическая эффективность – общие требования, предъявляемые к вновь возводимым и уже эксплуатируемым зданиям и сооружениям.

В процессе эксплуатации под воздействием агрессивных факторов внешней среды, особенностей технологических процессов происходит изменение свойств материалов и конструкций, увеличивается риск нарушения их качества и нанесения ущерба окружающей среде.

Несвоевременно выявленные и устраненные дефекты элементов зданий могут привести к материальных затрат, связанных с восстановлением эксплуатационных свойств конструкций, приводят к социальному и экологическому ущербу.

В зависимости от того, какие первоначальные свойства материалов изменяются в результате действия внешних факторов природного или техногенного происхождения, различают две формы изменений – износ и старение.

Износ – это изменение параметров, формы, массы технического объекта или состояния его поверхности вследствие остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок или из-за разрушений поверхностного слоя под воздействием окружающей среды.

Старение – процесс изменения физико-химических свойств и микроструктуры материала конструктивного элемента при длительной естественной выдержке, т.е. в результате воздействия на конструкцию окружающей среды и механических нагрузок, связанных с технологическими процессами в здании. В процессе эксплуатации большинство конструкций работает под нагрузками, являющимися причиной образования трещин в материале, приводящих к ускоренному износу и разрушению материала. Разрушение материала – это макроскопическое нарушение сплошности материала.

Различают следующие виды разрушений:

- начальное разрушение (образование и развитие трещин);

- полное разрушение (разрушение тела на две части и более);

- хрупкое разрушение (без значительной пластической деформации);

- пластичное разрушение (или вязкое);

- усталостное разрушение (в результате механических воздействий);

- длительное разрушение (под воздействием окружающей среды).

Разрушение под воздействием нагрузок происходит локально, в месте наиболее опасного дефекта.

В зависимости от характера факторов, воздействующих на конструкцию, различают 3 случая разрушения:

- под воздействием нагрузок: большие динамические и статические нагрузки вызывают значительные, превышающие допустимые значения напряжений в материале;

- под воздействием факторов окружающей среды: значительная агрессивность окружающей среды даже при малых напряжениях от статических и динамических нагрузок приводит к разрушению материала конструкции;

- совместное воздействие механических нагрузок и факторов окружающей среды: каждый из факторов активизирует общее воздействие.

Любому разрушению предшествует повреждение – это начальная стадия разрушения отдельных строительных конструкций, т.е. потеря первоначальных свойств элемента при изготовлении, транспортировании, монтаже или эксплуатации.

По степени разрушения можно выделить следующие группы повреждений:

- повреждения аварийного характера. Такие повреждения возникают, в результате воздействия стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций (ливни, снегопады, затопление, пожары, взрывы), а также при ошибках и дефектах, допущенных в процессе изыскания, проектирования, строительства, -при нарушении правил эксплуатации.

- повреждения несущих конструкций.

Такие повреждения обусловлены влиянием внешних изменившихся факторов окружающей среды, технологических факторов, а также нарушениями правил эксплуатации.

- повреждение второстепенных элементов, например, отслоение штукатурки, плиток облицовки, сколы ступенек и т.д.

Дефект – отдельное несоответствие конструкции определенным параметрам, установленным нормативными или проектными требованиями. При проявлении дефектов, допущенных в ходе изыскания, строительства и эксплуатации, износ зданий ускоряется.