6.5. Периоды эксплуатации многоквартирных домов.

6.5.1. Начальный период эксплуатации домов. Их приработка

Общая оценка начальных отказов. Первый период существования здания (включая процесс строительства) характеризуется взаимной приработкой элементов; релаксацией напряжений; осадочными явлениями, вызванными изменениями и нагрузками на основания, и деформациями ползучести в материалах. Происходит снижение механических, прочностных и ухудшение эксплуатационных характеристик конструкций и помещений зданий. Все эти изменения в конструкциях зданий могут быть как общими, так и локальными, они происходят самостоятельно и в совокупности. Характерной чертой при этом является возможность накопления дефектов-отказов.

При динамическом развитии строительства, его массовом и новаторском характере могут быть недосмотры и ошибки в изготовлении конструкций и элементов, монтаже, неправильном выборе способов работ, проектировании и т.д. Анализ дефектов конструкций и аварий показывает, что они вызваны действием как одной, так и совокупностью приведенных ниже причин: ошибками и недостатками проекта — 4%; низким качеством заводского изготовления деталей и конструкций — 17,6%; низким качеством монтажа — 41,6%; неудовлетворительной эксплуатацией зданий — 8%; совокупностью указанных причин— 17,6%. По времени проявления эти недостатки распределяются следующим образом: на период строительства приходится 48%; на тот момент, когда здание построено, но не сдано в эксплуатацию — 20%; на процесс эксплуатации — 22% (в том числе до 1 года — 9%, до 15 лет — 7%, свыше 15-лет — 6%; на период после капитального ремонта — 3%).

По данным Варшавского института строительной техники, дефекты по конструкциям распределяются; по основаниям фундаментов — 3,3%; по железобетонным конструкциям — 17,8%; по деревянным — 7,6%; стальным — 6%; кирпичным и блочным — 18,8%; по строительной теплофизике и акустике—9%.

Следовательно, наибольшее количество дефектов, отказов и аварий приходится на процесс строительства и первый период эксплуатации. Главными причинами являются: недостаточное качество изделий и монтажа, обжатие стыков, осадка оснований, температурновлажностные изменения, которые проявляются в деформациях и повреждениях железобетонных и кирпичных конструкций, включая ухудшение влагозащитных, теплотехнических и акустических свойств. На рис. 3.13 схематично показаны причины первоначальных изменений в конструкциях зданий.

По мере сооружения здания и развития напряженно-деформированного состояния элементов все конструкции адаптируются, приспособляются к реальным, конкретным условиям функционирования. Построечный и первый послепостроечный периоды характеризуются приработкой всех элементов в сложной единой системе здания. В этот период отмечаются сдвиг и отрыв внутренних стен от наружных, усадка, температурные деформации конструкции (и материалов), ползучесть материалов и узлов. При этом большое влияние оказывают погрешности изготовления изделий и их монтажа. Деформации основания и вызванные ими деформации сооружений являются причиной для развития дополнительных деформаций отдельных элементов.

Эксплуатационная безотказность в период приработки характеризуется:

- относительным числом элементов, потерявших эксплуатационное свойство;

- математическим ожиданием наработки элемента до первого отказа, определяющего среднестатистическую продолжительность сохранения эксплуатационных свойств;

- продолжительностью периода приработки, в течение которого затраты на устранение отказов вызваны низким качеством строительно-монтажных работ.

Анализ влияния погрешностей монтажа крупнопанельных зданий массового строительства в Москве, выполненный МНИИТЭП, показывает:

1) утолщение горизонтальных швов приводит к заметному снижению прочности стыка, особенно при слабых растворах; например, при толщине швов 5 см и марке раствора 50 несущая способность стыка снижается почти вдвое по отношению к несущей способности стены;

2) максимально возможный наклон панели после схватывания раствора может привести к снижению несущей способности стыка на 20%;

3) несущая способность торцов плит перекрытий в узле в среднем выше прочности опорной стены примерно в 1,2 раза, однако при смещении осей панелей эта зона узла может оказаться наиболее слабой.

Еще большего внимания заслуживает сам процесс монтажа. Очевидно, чем больше будет загружен отдельный элемент конструкции до осуществления постоянного стыка, тем больше будет отличаться напряженное состояние монтируемого элемента от расчетного. Выбор момента заделки стыка, временного монтажного крепления зависит от принятой технологической последовательности и разрывов между отдельными операциями. Современный монтаж характеризуется значительным совмещением монтажа строительных конструкций и монтажа технологического оборудования. Нагрузка на отдельные элементы во время монтажа может достигать 75% расчетной и вызывать значительные деформации и перераспределения усилий. Это особенно относится к предварительно напряженным конструкциям каркасных зданий.

Важным фактором, влияющим на надежность железобетонных конструкций, является качество изготовления изделий. Ниже описаны наиболее типичные причины, определяющие низкое качество сборных железобетонных конструкций, и, как следствие, снижение их надежности и долговечности, а в некоторых случаях и возникновение аварийных ситуаций.

Преждевременный отказ в работе сборных железобетонных конструкций и их разрушение могут произойти в результате низкой прочности бетона. Это связано с неправильным подбором состава бетона, низким качеством заполнителей, плохим уплотнением смеси и нарушением режима термообработки.

Начальные эксплуатационные отказы. Многочисленные натурные исследования полносборных жилых домов на первом этапе эксплуатации, выполненные в Москве, показали, что на период приработки приходится большая часть эксплуатационных отказов: протечки через швы и трещины в стенах и кровлях: промерзания швов и панелей; повышенная воздухопроницаемость и нарушение температурного режима помещений: нарушение защитного слоя панелей и т.п. Установлено, что на устранение этих дефектов в Москве используется ежегодно 5 — 7% средств, выделяемых на капитальный ремонт жилых домов.

Осадки зданий, начальные изменения в основаниях фундаментов. Из многообразия послеперестроечных изменений в зданиях в наибольшей степени исследованы и обобщены наблюдения за осадкой зданий. Материалы наблюдений осадок жилых домов в районах массовой застройки в Москве показывают, что фактические осадки составляют обычно 15 — 20% расчетных и только в отдельных случаях доходят до 70—-80% последних. При проектировании этих домов расчетные осадки в подавляющем большинстве меньше предельно допустимых по нормам.

Жесткостные характеристики здания являются одними из важнейших параметров при расчете крупнопанельного здания на неравномерные осадки основания. Жесткость оказывает большое влияние на обобщенные усилия, возникающие в здании при искривлении, а следовательно, и на напряжения в конструктивных элементах, и на характер взаимодействия здания с основанием.

Из анализа характера изменения обобщенной изгибной жесткости крупнопанельного здания следует, что оно обладает максимальной жесткостью после возведения и в начальный период после строительных осадок в результате обжатия стыковых сопряжений между панелями. При этом осадка здания происходит достаточно равномерно, так как реактивный отпор грунта перераспределяется по подошве фундаментов. Здание имеет незначительное искривление, величина и знак которого определяются характером изменения деформационных свойств основания по длине фундаментов и закона распределения нагрузок на них. Этот период (более или менее кратковременный) отличается практически полным отсутствием трещин в бетоне.

Многочисленными исследованиями установлено, что величина осадки сооружений, вызванной уплотнением грунтов основания под действием нагрузки, и время ее стабилизации зависят от вида и состояния грунтов основания, а также темпов повышения давления при строительстве. Деформация песчаных оснований зданий и сооружений, а также оснований, сложенных глинистыми грунтами твердой консистенции, практически можно считать закончившимися в период строительства.

Осадка за период строительства тесно связана с простом нагрузок и по мере увеличения скорости строительства доля осадки за период строительства (в общей осадке) будет уменьшаться. На условия совместной работы зданий и их оснований в процессе строительства существенное влияние оказывает используемая технология и организация работ нулевого цикла, а также нарушения правильной технологии строительного производства.

Анализируя неравномерность осадок эксплуатируемых в Москве зданий, в которых увеличивались нагрузки за счет надстройки этажей, можно отметить:

• для зданий на песчаных грунтах характерен «выгиб» (более 89%), а для зданий на глинистых грунтах - «прогиб» (78%). При надстройках неравномерность осадок имеет тот же характер, что и до надстройки;

• относительные деформации подавляющего большинства надстроенных зданий на практически однородных грунтах оказались близкими к значениям рекомендованным нормами;