Обстеження технічного стану будівель та споруд

Мета і завдання обстеження

Обстеження конструкцій будов та споруд – це оцінювання їх технічного стану та надійності, що дає можливість зробити висновки про можливість їх подальшої нормальної експлуатації або реконструкції й підсилення. Результати обстеження дають можливість підготувати відповідні рекомендації, на основі яких інженери-проектувальники розробляють необхідні конструктивні рішення.

Метою обстеження є встановлення реальної несучої здатності й експлуатаційної придатності будівельних конструкцій та основ для використання цих даних при визначенні їх надійності, необхідності підсилення і розробленні проекту реконструкції. При обстеженні також повинен вестися пошук оптимального варіанта конструктивно-планувального рішення, способу можливого підсилення несучих конструкцій з урахуванням його технологічності, забезпечення мінімуму трудовитрат, матеріальних ресурсів та часу на виконання робіт із реконструкції.

Оскільки нині проектування ведеться за методом граничних станів, то при обстеженні залізобетонних, металевих, кам'яних та дерев'яних конструкцій і основ до них ставляться вимоги за першою (несучою здатністю) й за другою (придатністю до нормальної експлуатації) групою граничних станів відповідно до діючих ДБН із проектування конструкцій із цих матеріалів та основ.

Обстеження дають можливість виявити найбільш характерні дефекти і розробити рекомендації стосовно ремонту й підсилення конструкцій.

Дефекти будівельних конструкцій

Кожний дефект у будівельних конструкціях є відхиленням від технічних вимог і може викликати порушення нормальної роботи споруди. Один дефект може викликати появу інших порушень. Правильно поставлена діагностика на ранній стадії дає можливість запобігти розвитку дефектів та обмежитися при цьому виконанням незначних робіт для їх усунення.

Дефекти в конструкціях будівель можна поділити на зовнішні (поверхневі) і внутрішні (глибинні), невидимі при візуальному огляді; на такі, що легко або важко усуваються; а також такі, які не розвиваються та розвиваються у часі від спільної дії навантаження й середовища.

У практиці будівництва зустрічаються різноманітні види дефектів. Так, у конструкціях із монолітного залізобетону часто можна зустріти прошарки сміття, грунту, льоду, снігу, особливо в місцях стикування стін і колон із фундаментами, в ростверках; пустоти, утворені в результаті зависання бетону при великому насиченні конструкції арматурою, а також під закладними деталями й гільзами для труб; грубі та пористі шви, що утворюються при перервах у бетонуванні і недостатньому очищенні та обробітку поверхні; наявність бетону, підданого заморожуванню в ранньому віці або не підданого необхідній тепловій обробці; розшарування і неоднорідну структуру бетону, викликану дією напірних вод на свіжовкладену бетонну масу або обезводнення її при пересушенні.

Зовнішні дефекти в основному належать до числа таких, що легко піддаються виправленню, в той же час глибинні (внутрішні) дефекти можуть викликати необхідність виконання спеціальних робіт для їх усунення.

Кожен дефект характеризується причинами, що його викликали, розмірами, обсягом пошкоджень та прогнозом його можливого розвитку. Розглянемо основні види дефектів.

Нерівності є найбільш поширеним видом браку лицевої поверхні бетонних конструкцій. До нерівностей належать невеликі напливи, потовщення, гострі грані, порушення горизонтальних та вертикальних площин, випирання щебеню і гравію за поверхню конструкції. Нерівності можуть з'являтися у результаті використання неструганої дерев'яної або нежорсткої металевої опалубки, використання рулонних матеріалів в опалубці. Цей дефект знижує якість внутрішнього й зовнішнього опорядження приміщень, призводить до швидкого забруднення та лущення поверхні, затримки і накопичення вологи, виникнення вад, вицвілів при побілці й фарбуванні стін та стель і потребує проведення раннього ремонту після введення об'єкта в експлуатацію.

Для усунення нерівностей потрібне затирання, штукатурення, шліфування й інші додаткові роботи.

Каверни та чарунки на поверхні конструкцій виникають у результаті проникнення в бетон і розчин повітряних бульбашок, ум'ятин та виступів опалубки, нагромадження при вібруванні рідкої фази розчину, розшарування й усадки суміші при різких температурних перепадах у режимі теплового обробітку бетону, наявності зайвої води в бетонній суміші, укладки частково замерзлої чи затужавілої суміші. Чарунки можуть з'явитися при бетонуванні в металевій опалубці через відсутність відсмоктування вологи та недостатнє ущільнення суміші. Перераховані дефекти можуть сприяти зниженню міцності бетону і появі технологічних тріщин.

Оголення арматури викликається порушенням або відсутністю захисного шару бетону, що призводить до корозії металу. Наліт корозії, збільшуючись в об'ємі, розклинює бетон уздовж арматурних стрижнів. В утворені тріщини проникає волога, яка пришвидшує процес корозії. На поверхні бетону з'являються іржаві плями, місцями зменшується перетин арматури, а інколи вона виявляється зовсім кородованою. В бетоні вздовж розміщення арматури скупчуються продукти корозії у вигляді затверділої порошкоподібної маси.

Причиною руйнування металу в бетоні може бути не тільки волога, але і дія блукаючих струмів, сольових добавок, що використовувались у бетоні при виготовленні конструкції, а також вплив агресивного середовища. Корозія арматури та закладних деталей у бетоні може проходити й за наявності захисного шару, але при недостатній його товщині або при змащенні арматури, а також при великій чарунчатості бетону, про що наочно свідчить поява іржавих плям та потьоків на поверхні конструкцій.

Раковини в монолітних конструкціях є найбільш поширеним видом із числа відомих дефектів. Наявність раковин у бетоні вказує на низьку культуру виробництва. Ці дефекти розрізняються своїми розмірами, конфігурацією та глибиною поширення в тілі бетону. Вони впливають на загальну монолітність і міцність конструкції й інколи бувають настільки значними, що ставлять під сумнів міцність всієї конструкції, тому виникає необхідність в її підсиленні. Раковини в залізобетонних підземних та надземних спорудах типу силосних й інших башт викликають протікання і затоплення споруд.

Раковини можуть бути поверхневими, глибинними та наскрізними; у вигляді окремих місцевих утворень або розкиданих по всій поверхні конструкції. Виникнення раковин викликане, як правило, технологічними і конструктивними недоліками: порушенням вимог при підборі складу бетону, розшаруванням суміші при транспортуванні, неправильною укладкою й ущільненням, насиченням конструкції та її вузлів гнучкою і жорсткою арматурою, малим захисним шаром, скупченням закладних деталей. Головною причиною появи раковин є недостатнє ущільнення бетонної суміші.

Пустоти на відміну від раковин являють собою ділянки, де утворюються порожнини й розриви невизначених розмірів при повній відсутності бетону. Пустоти найчастіше виникають у конструкціях, насичених арматурою, в місцях скупчення та перехрещення закладних деталей, у тонкостінних конструкціях, при бетонуванні колон із жорсткою арматурою, заповненні бетоном азбестоцементних труб, у результаті зависання бетону в конструкціях та їх вузлах. Такі дефекти зустрічаються в опорних частинах колон і балок, прогонів на ділянках різної довжини з повним оголенням арматури, в бункерах, ядрах жорсткості, в місцях сполучення монолітних залізобетонних стін із фундаментами.

Пустоти легко виявити після зняття опалубки при візуальному огляді та простукуванні бетону молотком. Дещо складніше виявити сховані пустоти в плавальних басейнах і ємностях для збереження рідин, особливо якщо вони оздоблені плиткою. Тут найчастіше звертаються до контрольного заповнення водою й за її фільтрацією знаходять місця протікання.

Сколи в бетоні виникають від механічних пошкоджень під час розопалублювання виробів, неправильного транспортування, складування і монтажу конструкцій. Різноманітні пошкодження в бетоні зустрічаються при кріпленні конструкцій технологічного обладнання та трубопроводів. Сколи захисного шару в бетоні з'являються в результаті корозії арматури, металевих закладних деталей, а також через нещільність бетону і попадання в нього вологи. Характерні сколи бетону на різну глибину й довжину з'являються в залізобетонних балках у місцях обпирання на них плит, при їх повороті та відсутності металевих прокладок і розчину. Причиною сколів може бути також відхилення від проектного армування, зміщення арматури й збільшення захисного шару в зоні обпирання конструкції. Відшарування бетону можна спостерігати в місцях зварювання арматурних стрижнів поблизу опор колон.

Своєрідний різновид розтріскування і сколу бетону спостерігається при пожежах. Від довготривалої дії високої температури та різкого охолодження водою при гасінні пожежі від залізобетонної конструкції відокремлюються лещадки різної товщини, бетон ніби спучується й розпушується. Під час простукування такий бетон „бучить", що свідчить про порушення його структури. Відшарування бетону починається через 10...20 хвилин після початку пожежі, під час чого змінюється колір бетону, міцність зчеплення його з арматурою, а цементного каменю — з крупним заповнювачем, знижується і міцність самого бетону.

При замерзанні води, що попала в пустоти збірних та монолітних залізобетонних конструкцій (багатопустотні настили, отвори для анкерних болтів і т.п.), також можуть виникнути сколи й розриви в конструкціях.

Виколи та спучення в бетоні зустрічаються в плитах перекриття, фундаментних блоках й інших конструкціях. Виколи являють собою заглиблення різної величини, від мілких одиноких гнізд до достатньо великих конусоподібних виямків. Глибина виямків коливається від декількох міліметрів до 5...10 см, а їх діаметр від 0,5...1 до 10...25 см. У деяких окремих плитах перекриття налічується до 200 виколів.

Цей вид дефектів виникає в результаті своєрідної корозії одного з компонентів крупного заповнювача із деяких порід. У глибині утворених виямків можна помітити сліди частинок зруйнованого заповнювача, перетвореного в пилоподібну борошнисту масу. Конструкції, ослаблені великою кількістю таких дефектів, найчастіше потребують підсилення.

Тріщини (при недопустимій ширині їх розкриття) вказують на неблагополучний стан конструкцій. Вони з часом можуть розкриватися і стати причиною розвитку деформацій. Тому тріщини потребують установлення причини їх появи та наступної ліквідації чи обмеження подальшого розкриття. В цегляних будівлях тріщини в стінах, перемичках, склепіннях й арках викликаються, головним чином, нерівномірним осіданням основ та фундаментів, різною деформативністю навантажених і ненавантажених стін. У залізобетонних конструкціях поява тріщин викликається недостатнім армуванням, відсутністю просторової жорсткості, температурно-усадочними явищами, порушенням технології виготовлення конструкцій, їх транспортування, зберігання та монтажу.

Тріщини в металевих конструкціях можуть бути викликані перевантаженням їх або порушенням технології виробництва при виготовленні виробів.

У дерев'яних конструкціях (при використанні деревини з підвищеною вологістю) під час експлуатації виникають поздовжні тріщини. Причиною появи цих тріщин є усушка деревини. Такі тріщини не впливають на несучу здатність конструкції, але є місцем збирання сміття, пилу й ін., що тягне за собою появу та розвиток грибків. Тому великі тріщини закладають сумішшю клею з тирсою або шматочками деревини на клеєві.

Деформація виникає в результаті дії ряду факторів або окремого яскраво вираженого порушення, які не тільки змінюють зовнішній вигляд конструкції, але й можуть різко зменшити її міцність і несучу здатність. Характер розвитку деформацій установлюється на основі натурного обстеження, геодезичних зйомок, інструментальних вимірювань та спостережень.

Недопустимі за величиною деформації можуть бути викликані як статичними, так і ударними, вібраційними, динамічними навантаженнями, помилками в розрахунках, недоліками в конструюванні, низькою якістю матеріалів, порушенням технології виготовлення та монтажу. До деформацій конструкцій можуть призвести підкопи під фундаменти, зволоження основ, зсув шпунтових огорож.

Пошкодження, пов'язані зі втратою міцності і несучої здатності конструкцій, можуть супроводжуватися перекосами, зсувами, осіданням та зміщенням окремих конструкцій.

Не можна допускати, щоб ослаблені (конструкції з дефектами) переходили в аварійний або непридатний для нормальної експлуатації стан. Захист і посилення таких конструкцій повинні виконуватись до настання їх критичного стану.

 

Методи обстеження конструкцій

Обстеження будівельних конструкцій складається з трьох основних етапів:

— початкове ознайомлення з проектною документацією, робочими та виконавчими кресленнями, актами на приховані роботи;

— візуальний огляд об'єкта, складання плану обстеження будівлі або споруди, проведення комплексу досліджень неруйнуючими методами;

— аналіз стану споруди і розроблення рекомендацій до усунення виявлених дефектів.

Основне технічне обстеження проводиться з використанням як найпростіших приладів (бінокля, виска, стрічки, рулетки, рівня і т.п.), що не потребують спеціальної підготовки спеціалістів, так і спеціальних приладів та обладнання (геодезичних, ультразвукових, рентгенівських, лазерних, механічних приладів тощо), для обслуговування яких потрібні висококваліфіковані спеціалісти.

Метою натурного огляду будов і споруд є: —

- уточнення відповідності будівлі та її конструкцій проекту;

- визначення розмірів, схем обпирання конструкцій, фактичних навантажень, якості та міцності матеріалів;

- виявлення, вимірювання й фіксування (замальовуванням або фотографуванням) тріщин, дефектів, інших пошкоджень конструкцій;

- вимірювання деформацій: прогинів, нахилів, перекосів, зсувів, осідань фундаментів тощо.

При візуальному обстеженні залізобетонних конструкцій фіксується загальний характер та ступінь пошкодження. Особлива увага звертається на стан анкерування поздовжньої арматури (ознакою порушення анкерування можуть бути похилі тріщини, що перетинають нижню грань поблизу опор елементів, що згинаються, й сколи бетону в біляопорних частинах конструкцій), наявність чи відсутність розривів арматури, характер прогинів (особливо при комплексному розгляді цього фактора з розміщенням і шириною розкриття тріщин). Ознакою порушення структури бетону або навіть його руйнування в стиснутій зоні є наявність тріщин, сколів, відшарувань (так званих лещадок).

У ході візуально-інструментальних досліджень залізобетонних конструкцій визначаються діаметр і розміщення арматури, міцність бетону (при необхідності відбираються зразки матеріалів для механічних та хімічних випробувань), вимірюються деформації й ширини розкриття тріщин, а також з'ясовується стан арматури в бетоні (наявність і ступінь її корозії).

Під час візуального обстеження сталевих конструкцій оцінюється загальний стан конструкцій, їх відповідність проекту, а також визначається можливість їх підсилення. Особливу увагу приділяють частинам конструкцій, де мають місце розриви елементів по всьому перетину; викривлення по всій довжині; місцеві вм'ятини, викривлення, тріщини, пробоїни і т.п. При цьому особливо детальному обстеженню піддаються болтові, зварні та заклепкові з'єднання. Питання обстеження металевих конструкцій регламентується ДБН 362-92.

Під час візуально-інструментального обстеження за допомогою теодоліта, нівеліра й виска визначається відповідність проектному положенню окремих конструкцій та їх елементів (як у просторі, так і відносно один одного), прогини елементів, місця випинання стінок суцільних балок.

Натурні обстеження кам'яних конструкцій мають на меті визначити загальний їх стан, відповідність проекту, наявність дефектів. За допомогою обмірювань установлюється розходження осей конструкцій, відхилення від вертикалі, а також їх неплощинність.

Особливу увагу звертають на дефекти та пошкодження. До дефектів виконання робіт належать: відсутність перев'язки, незаповнення швів розчином, відсутність у необхідних місцях армування. При перевантаженні стиснених кам'яних конструкцій у них з'являються тріщини, що розвиваються вздовж напряму дії сили. Наявність таких тріщин у простінках, стовпах свідчить про початок їх руйнування й необхідність підсилення.

Ретельний огляд дерев'яних конструкцій повинен виконуватись при здачі їх до експлуатації і потім повторюватися періодично не рідше від двох разів на рік — навесні та восени. При оглядах фіксуються основні фактори, що впливають на роботу конструкцій: відхилення розмірів від проектних значень; наявність недопустимих вад і пошкоджень деревини; наявність неправильно виконаних та таких, що розійшлися, з'єднань; перевантаження конструкцій; відсутність потрібної жорсткості конструкцій як у своїй площині, так і в перпендикулярному напрямку; наявність надмірних деформацій; порушення нормального температурно-вологісного режиму; недостатня волого-, тепло- й пароізоляція; наявність зон зволоження, перегріву та ділянок ураження деревини грибками і комахами.

При натурному огляді особливу увагу звертають на якість основних розтягнутих елементів конструкцій, несуча здатність яких особливо чутлива до пошкоджень та недопустимих вад деревини.

Натурні огляди дають можливість установити реальну розрахункову схему конструкцій і потім зіставити її з проектною.

Збільшення зовнішнього навантаження може бути викликане не тільки відхиленням від проекту, але й неправильною експлуатацією будинку, наприклад, намоканням утеплювача.

Температурно-вологісний режим має вирішальне значення для довговічності дерев'яних конструкцій, оскільки його порушення веде до зволоження і загнивання або до перегріву та послаблення деревини. Цей режим значною мірою залежить від стану огороджуючих конструкцій. Необхідно усувати не тільки протікання, але і конденсатне зволоження деревини елементів конструкцій, що опираються на зовнішні стіни. В зонах вологості повинні бути перевірені місця загнивання. Для виявлення внутрішніх місць загнивання елементи дерев'яних конструкцій мають просвердлюватися.

Характерним тільки для деревини є її біологічне ураження. Під час натурного огляду відшукуються місця, уражені домовим чи шахтним грибком, а також комахами, наприклад, жуком-точильником, і оцінюється ступінь пошкодження деревини.