Автор Медяк Евгений 
Мониторинг состояния сооружений это сложный многоэтапный процесс, направленный на определение действительного технического состояния объекта, выявление дефектов и повреждений, а также оценку возможности его дальнейшей безопасной эксплуатации.
Основной задачей натурного обследования несущих конструкций является определение их технического состояния путем выявления повреждений, оценки прочностных характеристик материалов и установления фактических нагрузок и воздействий.
Нормативная база обследования опирается на положения ГОСТ 31937, регламентирующего порядок проведения работ и требования к их результатам. Согласно стандарту, детальное инструментальное обследование включает измерение геометрических параметров конструкций, инструментальное определение параметров дефектов, определение фактических характеристик материалов, измерение параметров эксплуатационной среды, определение реальных нагрузок и воздействий, а также определение реальной расчетной схемы здания.
Основанием для проведения обследовательских работ могут служить различные факторы: наличие дефектов и повреждений конструкций, увеличение эксплуатационных нагрузок при перепланировке или модернизации, реконструкция зданий, выявление отступлений от проекта, отсутствие проектно-технической документации, изменение функционального назначения объекта, а также необходимость оценки состояния конструкций после пожара, стихийных бедствий или техногенных аварий.
Дефектоскопия! Методы неразрушающего контроля
Дефектоскопия занимает центральное место в системе инструментального обследования строительных конструкций. Она это совокупность методов контроля, позволяющих выявлять внутренние и поверхностные дефекты без нарушения целостности конструкции. При обследовании сборных железобетонных панельных зданий обязательно выполняется контроль качества заполнения платформенных, штепсельных и других стыков, при котором используются как прямые, так и неразрушающие методы, включая ультразвуковые и радиационные.
Для определения расположения арматуры и толщины защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях применяются магнитные и электромагнитные методы по ГОСТ 22904, а также радиационные методы просвечивания и ионизирующих излучений. Размещение металлических деталей в железобетоне изучается способом радиационной дефектоскопии с применением различных источников излучения. При вскрытии арматуры фиксируются расположение стержней в бетонном сечении, их диаметр и класс стали.
При обследовании конструкций, армированных композитной полимерной арматурой, наличие и положение стержней определяется георадиолокационным методом. Для оценки качества наклейки элементов внешнего армирования из композитных материалов применяются визуальный метод, метод преступления или метод инфракрасной термографии, а определение прочности на отрыв от бетонного основания проводится натурными испытаниями.
Прочность бетона неразрушающими механическими методами оценивается с использованием склерометров или эталонных молотков.
| Метод контроля | Объект контроля | Нормативная основа | Применяемое оборудование | Получаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Магнитный и электромагнитный | Расположение арматуры и толщина защитного слоя бетона | ГОСТ 22904 | Магнитные и электромагнитные приборы | Схема армирования и толщина защитного слоя |
| Радиационный | Внутренние дефекты, размещение металлических деталей | Радиационные методы просвечивания | Источники ионизирующего излучения | Выявленные дефекты и положение деталей |
| Георадиолокационный | Наличие и положение стержней композитной арматуры | Действующие нормативные документы | Георадар | Карта расположения стержней |
| Визуальный, метод преступления, инфракрасная термография | Качество наклейки элементов внешнего армирования | Действующие нормативные документы | Тепловизор, визуальный осмотр | Зоны некачественной наклейки |
| Неразрушающие механические | Прочность бетона | Действующие нормативные документы | Склерометры и эталонные молотки | Значения прочности бетона |
| Натурные испытания на отрыв | Прочность сцепления внешнего армирования с основанием | Действующие нормативные документы | Испытательное оборудование для отрыва | Показатели прочности на отрыв от бетона |
Несущая способность. Расчет и оценка
Несущая способность конструкции это максимальную нагрузку, которую она способна воспринять без разрушения или потери устойчивости. Оценка несущей способности является ключевым этапом обследования, поскольку именно этот показатель определяет возможность дальнейшей эксплуатации объекта. Поверочный расчет несущей способности конструкций выполняется по результатам обследования с использованием фактических характеристик материалов и реальных эксплуатационных нагрузок.
Предельную несущую способность, соответствующую виду усилия (сжатию, растяжению, сдвигу, изгибу, кручению), определяют по формулам, учитывающим вид усилия, предельное состояние и работу материала за пределом упругости. При выполнении проверочных расчетов используются данные, полученные в ходе натурных обследований, контроля прочностных характеристик материалов, уточнения нагрузок и воздействий.
Для конструкций с переменным по длине армированием, обусловленным обрывами и отгибами стержней, участки с изменением армирования должны располагаться в сечениях, где это предусмотрено проектом.
При невозможности установить характеристики композитной полимерной арматуры нормативные значения для расчета принимаются как минимальные в соответствии с действующими нормативными документами.
Армирование. Контроль и оценка состояния
Контроль армирования железобетонных конструкций включает определение фактического расположения стержней, их диаметра, класса стали, толщины защитного слоя бетона и оценки состояния сцепления арматуры с бетоном.
При обследовании железобетонных конструкций, усиленных системами внешнего армирования из композитных материалов, устанавливают тип примененных материалов, количество слоев, их физико-механические характеристики, качество подготовки поверхности и обеспечение совместной работы с усиленной конструкцией.
Вскрытие арматуры сжатых элементов, таких как колонны и стойки, позволяет зафиксировать фактическое расположение стержней в сечении, измерить толщину защитных слоев и оценить состояние сцепления арматуры с бетоном. Эскизы вскрытий отражают расположение арматуры в бетонном сечении, ее диаметр и класс стали.
При обследовании железобетонных перекрытий встречаются дефекты в виде трещин, недостаточного защитного слоя бетона, разрушения защитного слоя, коррозии арматуры и поверхностного промасливания бетона. Балки, имеющие трещины, тщательно осматриваются с обеих сторон по всей высоте и длине.
Техническое состояние? Категории и оценка
Техническое состояние конструкций оценивается по совокупности признаков, характеризующих их способность воспринимать эксплуатационные нагрузки. Зафиксированная картина дефектов и повреждений для различных типов строительных конструкций позволяет выявить причины их происхождения и может быть достаточной для оценки технического состояния.
Заключение по итогам обследования включает оценку технического состояния в соответствии с установленными категориями, материалы, обосновывающие принятую категорию, обоснование наиболее вероятных причин появления дефектов и повреждений, а также задание на проектирование мероприятий по восстановлению или усилению конструкций при необходимости.
При обнаружении характерных трещин, перекосов частей здания, разломов стен и прочих повреждений, свидетельствующих о неудовлетворительном состоянии грунтового основания, в детальное обследование включают инженерно-геологические исследования. По их результатам может потребоваться не только восстановление и ремонт строительных конструкций, но и усиление основания.
Расчетная схема? Построение и верификация
Расчетная схема это idealized модель конструкции, используемую для определения усилий и деформаций. Определение реальной расчетной схемы здания или сооружения и его отдельных конструкций входит в состав детального инструментального обследования. При выполнении проверочных расчетов необходимо правильно выбрать расчетную схему рассматриваемой конструкции с учетом ее совместной работы с другими конструкциями, то есть учесть пространственную работу здания или сооружения.
Выбор расчетной схемы конструкций производится с учетом выявленных при обследовании отклонений, дефектов и повреждений, фактических нагрузок и свойств материалов. При определении реальной расчетной схемы работы железобетонных конструкций необходимо, наряду с их геометрическими параметрами, учитывать систему фактического армирования и способы сопряжения между собой.
В расчетную схему входят геометрические размеры здания, элементов и конструкций, проектные нагрузки, а также условия опирания и сопряжения элементов. Для каркасных сооружений, рассчитываемых как консольный стержень, важным обобщенным параметром является динамическая степень свободы, учитывающая распределение масс и жесткостей по высоте сооружения.
Предельные деформации! Нормирование и контроль
Предельные деформации устанавливают границы, превышение которых приводит к потере эксплуатационных качеств или несущей способности конструкции. Для стальных конструкций относительные предельные деформации принимаются по СП 16.13330. Предельная деформация сжатого бетона и растянутой рабочей арматуры определяется в зависимости от класса бетона и арматуры.
Ширина раскрытия нормальных трещин определяется как произведение средних относительных деформаций арматуры на участке между трещинами и длины этого участка. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин устанавливается исходя из эстетических соображений, наличия требований к проницаемости конструкций, а также в зависимости от длительности действия нагрузок.
Расчет по деформациям проводится из условия, по которому прогиб конструкции от действия внешней нагрузки не должен превышать предельно допустимого значения. Для различных типов конструкций нормативные значения предельных прогибов устанавливаются в зависимости от пролета и условий эксплуатации.
Статические испытания- методика и практика
Статические испытания конструкцийэто экспериментальный метод оценки их несущей способности и деформативности. Нагрузка на образцы прикладывается плавно с постоянной скоростью, избегая динамических эффектов. Для определения деформаций моделей используются датчики перемещений, в том числе электронные индикаторы. Статическая схема опор и нагружения моделей принимается в соответствии с программой испытаний.
Режим нагружения при испытаниях должен отражать нагрузочную среду испытываемой конструкции, в частности, является ли эта среда преимущественно статической или динамической. Результаты статических испытаний позволяют определить величину предельного изгибающего момента, оценить жесткость конструкции и выявить характер ее деформирования под нагрузкой.
Для измерения деформаций применяются линейные дифференциальные трансформаторы и электрические тензодатчики, устанавливаемые на поверхности конструкции. Вертикальные перемещения измеряются с помощью датчиков, устанавливаемых на нижней поверхности испытываемого элемента.
Усиление конструкций? Методы и технологии
Усиление конструкций это комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение несущей способности и эксплуатационных свойств строительной конструкции или здания в целом по сравнению с фактическим состоянием или проектными показателями. Восстановление и усиление железобетонных конструкций производится на основе результатов натурного обследования, поверочного расчета, расчета и конструирования усиливаемых конструкций.
Современные методы усиления включают:
- увеличение поперечного сечения конструкции;
- устройство внешнего армирования композитными материалами;
- установку внешних предварительно напряженных элементов;
- приклейку стальных пластин;
- комбинированные методы.
При усилении конструкций с применением композитных материалов контролируется качество наклейки элементов внешнего армирования, а прочность на отрыв от бетонного основания проверяется натурными испытаниями.
При усилении железобетонных конструкций с использованием внешнего армирования из композитных материалов устанавливают тип примененных материалов, количество слоев, их физико-механические характеристики, качество подготовки поверхности, обеспечение совместной работы с усиленной конструкцией, наличие фасок и галтелей балок.
Акт обследования. Содержание и оформление
Акт обследования является основным отчетным документом, фиксирующим результаты проведенного исследования. Акт обследования технического состояния объекта капитального строительства содержит наименование объекта, состав комиссии, цель обследования, перечень выявленных дефектов оснований и строительных конструкций, а также подробное описание конструкций с указанием материала и технического состояния.
В акте отражаются общие данные о сооружении, состояние строительных конструкций, результаты инструментального контроля и выводы о техническом состоянии. К акту прилагаются материалы, обосновывающие принятую категорию технического состояния, а также при необходимости задание на проектирование мероприятий по восстановлению или усилению конструкций.
Акт обследования составляется по результатам визуального и инструментального обследования, включая данные о геометрических параметрах конструкций, прочностных характеристиках материалов, выявленных дефектах и повреждениях. Фотографии дефектов и повреждений, графические материалы с указанием обнаруженных дефектов являются неотъемлемой частью акта.
Паспортизация. Фиксация технического состояния
Паспортизация проводится для фиксации фактического технического состояния сооружения на момент сдачи его в эксплуатацию, а также периодической констатации изменений технического состояния в период эксплуатации. Паспортизации подлежат все существующие сооружения, а также объекты инфраструктуры, обеспечивающие их функционирование. Результаты паспортизации оформляются в виде формуляра сооружения или технического паспорта.
Изменения в формуляры сооружения или технические паспорта вносятся после усиления, восстановления, реконструкции и модернизации сооружения, при изменении функционального назначения, а также при изменении внешних и внутренних условий эксплуатации. Внесение изменений осуществляется проектными организациями, выдавшими проектную документацию на соответствующие работы.
При отсутствии формуляров или технических паспортов их паспортизация проводится при первом плановом или внеплановом обследовании. Технический паспорт содержит информацию о конструктивном решении объекта, его техническом состоянии, выполненных ремонтах и усилениях, а также о плановых сроках проведения очередных обследований.
| Этап работ | Содержание работ | Применяемые методы | Получаемый результат | Итоговый документ |
|---|---|---|---|---|
| Натурное обследование | Выявление повреждений, оценка прочностных характеристик материалов, установление фактических нагрузок и воздействий | Визуальный осмотр, инструментальные измерения | Зафиксированная картина дефектов и повреждений | Акт обследования |
| Дефектоскопия | Контроль качества стыков, поиск арматуры, оценка прочности бетона | Ультразвуковые, радиационные, магнитные, механические методы | Фактические характеристики материалов и конструкций | Протоколы испытаний |
| Поверочный расчет | Оценка несущей способности по фактическим данным обследования | Расчет по предельным состояниям | Значения предельных усилий и деформаций | Расчетная записка |
| Построение расчетной схемы | Учет отклонений, дефектов, фактических нагрузок и свойств материалов | Анализ пространственной работы здания или сооружения | Реальная расчетная схема конструкции | Расчетная записка |
| Оценка технического состояния | Отнесение конструкций к установленным категориям состояния | Обобщение материалов обследования и испытаний | Обоснованная категория технического состояния | Заключение по итогам обследования |
| Паспортизация | Фиксация технического состояния на момент сдачи в эксплуатацию и его изменений | Периодическая констатация изменений состояния | Актуальные сведения о состоянии сооружения | Формуляр сооружения или технический паспорт |
Комплексный подход к обследованию, испытаниям и проектированию конструкций обеспечивает достоверную оценку технического состояния объекта и обоснованные рекомендации по его дальнейшей эксплуатации. Применение методов дефектоскопии, поверочных расчетов несущей способности, анализа расчетных схем и оценки предельных деформаций позволяет выявить скрытые резервы несущей способности или, напротив, своевременно обнаружить критические дефекты.
Соблюдение требований нормативных документов, тщательная фиксация результатов обследования в акте и паспортизация объекта создают основу для принятия обоснованных инженерных решений по усилению, реконструкции или дальнейшей безопасной эксплуатации строительных конструкций.