- •Выпускная квалификационная работа магистра
- •Конструкций и инженерных систем многоквартирных домов
- •Аннотация
- •Введение
- •1 Проблемы эксплуатации и поддержания технического состояния жилищного фонда
- •1.1 Нормативноправовое регулирование процессов эксплуатации и реновации жилищного фонда
- •Жилищный фонд
- •1.2 Понятие и виды реновации жилищного фонда
- •1.3 Износ жилищного фонда и методы оценки технического состояния жилищного фонда
- •2 Анализ структуры жилищного фонда города Томска и оценка эксплуатационного ресурса строительных конструкций и инженерных систем многоквартирных домов
- •2.1 Анализ технического состояния жилищного фонда г. Томска.
- •2.2 Мониторинг сроков эксплуатации строительных конструкций многоквартирных домов в городе Томске
- •2.3 Анализ общего технического состояния конструктивных элементов многоквартирных домов города Томска
- •3 Обоснование предложений по совершенствованию нормативного обеспечения капитального ремонта многоквартирных домов на основе оценки эксплуатационного ресурса
- •3.1 Совершенствование методики оценки физического износа для многоквартирных жилых домов
- •3.2 Анализ новых материалов для строительных конструкций как основа возможности увеличения межремонтных периодов
- •3.3 Предложение по увеличению межремонтных сроков эксплуатации строительных конструкций
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение. Коммерческие предложения новых строительных материалов и инженерных систем на рынке
1.3 Износ жилищного фонда и методы оценки технического состояния жилищного фонда
Техническое состояние жилого здания − совокупность свойств, которые характеризуют соответствие здания нормативным требованиям, такие как износ, степень повреждения конструкций и здания в целом и прочие требования, определяющие категорию технического состояния.
Здания отличаются набором параметров эксплуатационного качества:
прочность и устойчивость;
деформативность;
теплозащитные свойства;
герметичность;
звукоизоляция;
состояния воздушной среды;
влажность материала конструкции;
освещенность.
Техническое состояние здания в целом является функцией работоспособности отдельных конструктивных элементов и связей между ними.
Категория технического состояния здания степень эксплуатационной пригодности несущей строительной конструкции или здания и сооружения в целом, а также грунтов их основания, установленная в зависимости от доли снижения несущей способности и эксплуатационных характеристик.10
В нормативных документах ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» и СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» представлены виды категорий технического состояния, отличающиеся друг от друга.
Категории
технического состояния
Недопустимое состояние
По СП
13-102-2003
По
ГОСТ 31937
Нормативное работоспособное
состояние
Исправное состояние
Работоспособное состояние
Работоспособное состояние
Ограниченно-работоспособное
состояние
Ограниченно-работоспособное
состояние
Аварийное состояние
Аварийное состояние
Рисунок 1.2. Категории технического состояния
Определения категорий технического состояния по данным нормативным документам представлены в таблице 1.1 и таблице 1.2.
Таблица 1.1. Категории технического состояния зданий по ГОСТ 31937-2011
№ п/п |
Категория технического состояния |
Нормативное определение |
1 |
Нормативное техническое состояние |
Категория технического состояния, при котором количественные и качественные значения параметров всех критериев оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений, включая состояние грунтов основания, соответствуют установленным в проектной документации значениям с учетом пределов их изменения. |
2 |
Работоспособное техническое состояние |
Категория технического состояния здания, при которой некоторые из числа оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта или норм, но имеющиеся нарушения требований, в конкретных условиях эксплуатации, не приводят к нарушению работоспособности, и необходимая несущая способность конструкций и грунтов основания, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается. |
3 |
Ограниченно-работоспособное техническое состояние |
Категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, при которой имеются крены, дефекты и повреждения, приведшие к снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения, потери устойчивости или опрокидывания, и функционирование конструкций и эксплуатация здания или сооружения возможны либо при контроле (мониторинге) технического состояния, либо при проведении необходимых мероприятий по восстановлению или усилению конструкций и (или) грунтов основания и последующем мониторинге технического состояния (при необходимости). |
4 |
Аварийное состояние |
Категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения и (или) характеризующаяся кренами, которые могут вызвать потерю устойчивости объекта.11 |
Таблица 1.2. Категории технического состояния зданий по СП 13-102-200312
№ п/п |
Категория технического состояния |
Нормативное определение |
1 |
Исправное состояние |
Категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся отсутствием дефектов и повреждений, влияющих на снижение несущей способности и эксплуатационной пригодности |
2 |
Работоспособное состояние |
Категория технического состояния здания, при которой некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, например, по деформативности, а в железобетоне и по трещиностойкости, в данных конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и несущая способность конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается. |
3 |
Ограниченно-работоспособное состояние |
Категория технического состояния здания или его строительных конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения и функционирование конструкции возможно при контроле ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации. |
4 |
Недопустимое состояние |
Категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся снижением несущей способности и эксплуатационных характеристик, при котором существует опасность для пребывания людей и сохранности оборудования (необходимо проведение страховочных мероприятий и усиление конструкций). |
5 |
Аварийное состояние |
категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения (необходимо проведение срочных противоаварийных мероприятий). |
При обследовании зданий и сооружений категории технического состояния принимаются согласно ГОСТ 31937-2011, поскольку ГОСТ – это нормативный документ обязательного применения, а СП – рекомендательного. В то же время многие эксперты при проведении экспертных работ руководствуются отдельными положениями свода правил.
Оценка технического состояния − установление величины износа конструкций, соответствия конструкций находящихся в эксплуатации их предельным состояниям с учетом повреждений дефектов и отклонений от проекта с учетом полученных отклонений.
Критерии оценки технического состояния зависят от функционального назначения и конструктивной схемы здания, вида строительной конструкции и материала и т.д.
За предельно допустимые значения критериев оценки технического состояния зданий принимают расчетные схемы, нагрузки и воздействия; прочностные и физико-механические характеристики материалов и конструкций (из проектной документации), геометрические параметры зданий (по рабочим чертежам), эксплуатационные характеристики (по расчетам в проектной документации).
Фактические значения критериев оценки технического состояния строительных конструкций принимаются по результатам визуальных и инструментальных обследований, лабораторных испытаний, поверочных расчетов.
Критерии оценки технического состояния строительных конструкций разделяют на две группы: критерии, характеризующие несущую способность, устойчивость и деформативность, и критерии, характеризующие эксплуатационную пригодность зданий. Предельно допустимые значения критериев оценки технического состояния конструкций зданий, которые устанавливаются нормативными документами.
Техническое состояние конструкций устанавливают на основе оценки совокупного влияния повреждений, дефектов, выявленных в процессе предварительного обследования, поверочных расчетов их несущей способности, устойчивости и эксплуатационной пригодности.
Если один из критериев технического состояния конструкций здания не отвечает требованиям нормативных документов, конструкции необходимо усиливать или заменять.
При проведении оценки технического состояния конструкций фактические значения критериев оценки параметров конструкций, полученных в результате обследования, сопоставляются с проектными или нормативными значениями.
Оценка технического состояния зданий и сооружений осуществляется на основе анализа результатов детального обследования строительных конструкций и поверочных расчетов несущей способности, эксплуатационной пригодности
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.13
Целью обследования зданий и сооружений является определение технического состояния основных несущих и ограждающих конструкций и инженерных сетей. Итогом обследования зданий и сооружений является заключение о техническом состоянии здания или сооружения.
Оценка технического состояния конструкций здания включает определение категории технического состояния конструкций с учетом степени повреждения и величины снижения несущей способности; установление эксплуатационной пригодности конструкций.
Одной из целей оценки технического состояния является определение износа здания в целом и конструкций в частности.
Износ зданий подразделяется на 3 вида:
физический износ;
устранимый физический износ;
неустранимый физический износ;
моральный (функциональный) износ;
устранимый функциональный износ;
неустранимый функциональный износ;
внешний (экономический) износ.
Физический износ − уменьшение стоимости имущества из-за утраты им заданных потребительских свойств по естественным причинам или вследствие неправильной эксплуатации.
Устранимый физический износ подразумевает, что затраты на текущий ремонт меньше, чем стоимость нового объекта (конструкции).
Неустранимый физический износ предполагает, что затраты на исправление дефекта превосходят добавочную стоимость.
Функциональный износ − уменьшение стоимости имущества из-за его несоответствия современным рыночным требованиям по архитектурно-эстетическим, объемно-планировочным, конструктивным решениям, благоустроенности, безопасности, комфортности и другим функциональным характеристикам.14
К устранимому функциональному износу можно отнести восстановление существующего оборудования, замену счетчиков, покрытия пола и пр.
К неустранимому функциональному износу относится уменьшение стоимости здания из-за факторов, связанных с качественными характеристиками здания.
Внешний (экономический) износ − уменьшение стоимости имущества вследствие изменения внешней среды: социальных стандартов общества, законодательных и финансовых условий, демографической ситуации, градостроительных решений, экологической обстановки и других качественных параметров окружения.
Факторы, вызывающие увеличение износа в целом и отдельных элементов, подразделяются на 2 группы: внутреннего и внешнего характера.
К группе причин внутреннего характера относят:
Физико-химические процессы, протекающие в материалах конструкций;
Нагрузки и процессы, возникающие при эксплуатации;
Конструктивные факторы;
Качество изготовления.
К группе причин внешнего характера относят:
климатические факторы (температуру, влажность, солнечную радиацию);
факторы окружающей среды (ветер, пыль, биологические факторы);
качество эксплуатации.
В процессе эксплуатации зданий их техническое состояние изменяется. Это выражается в ухудшении количественных характеристик работоспособности, в частности, надежности. Ухудшение технического состояния зданий происходит в результате изменения физических свойств материалов, характера сопряжений между ними, а также размеров и форм.
Также причиной изменения технического состояния зданий являются разрушения и другие аналогичные виды утрат работоспособности конструктивными материалами.
Полное время эксплуатации здания можно разделить на три периода: приработки, нормальной эксплуатации, интенсивного износа.
С течением времени несущие и ограждающие конструкции и оборудование зданий и сооружений изнашиваются, стареют. В начальный период эксплуатации зданий происходят взаимная приработка элементов; релаксация напряжений; осадочные явления, вызванные изменением и нагрузками па основания, деформациями ползучести в материалах, и т.д. Происходит снижение механических, прочностных и ухудшение эксплуатационных характеристик конструкций зданий. Все эти изменения в конструкциях зданий могут быть как общими, так и локальными, они происходят самостоятельно и в совокупности.
Наибольшее количество дефектов, отказов и аварий приходится на процесс строительства и в первый период эксплуатации зданий и сооружений. Главные причины - недостаточное качество изделий, монтажа, осадка оснований, температурно-влажностные изменения и т.д.
Построечный и первый послепостроечный периоды характеризуются приработкой всех элементов на сложной единой системе здания. В этот период происходят сдвиг и отрыв внутренних стен от наружных, усадка, температурные деформации конструкции, ползучесть материалов и т.д.
По окончании периода приработки конструкций и элементов зданий с окружений, после заделки дефектных участков в период нормальной эксплуатации количество отказов снижается и стабилизируется.
Основными деформациями этого периода являются внезапные деформации, связанные с условиями работы и эксплуатации элементов.
Причиной внезапных деформаций во времени могут быть неожиданные концентрации нагрузок, ползучесть материалов, неудовлетворительная эксплуатация, температурно-влажностные воздействия, неправильное выполнение ремонтных работ.
Третий период, период интенсивного износа, связан с явлениями старения материала конструкций, снижением упругих свойств.
Конструкции и оборудование даже при нормальных условиях эксплуатации имеют разные сроки службы и изнашиваются неравномерно. Продолжительность службы отдельных конструкций зависит от материалов, условий эксплуатации. На долговечность конструктивных элементов влияет конструктивное решение и капитальность здания в целом; в зданиях, выполненных из прочных материалов и надежных конструкций, любой элемент служит дольше, чем в зданиях из недолговечных материалов
Обследование конструкций с целью определения технического состояния проводится в следующих случаях:
Обнаружения дефектов и повреждений при периодических и внеочередных осмотрах;
После пожаров и стихийных бедствий;
Истечения сроков обследования или нормативных сроков эксплуатации;
Для определения экономической целесообразности ремонта или реконструкции;
При увеличении нормируемых природно-климатических воздействий (сейсмические, снеговые, ветровые воздействия).
Подготовка к проведению обследований включает следующие этапы:
ознакомление с технической документацией на здание;
предварительный осмотр здания
составления программы обследования.
В состав технической документации на здание, необходимой при обследовании, входит:
полный комплект чертежей строительного раздела проекта (АС, КЖ, КМ, КД);
документация по изготовлению конструкций (паспорта и сертификаты, чертежи КМД, и др.);
исполнительная документация на здание (общий и специальные журналы производства работ, акты на скрытые работы, замечания технического и авторского надзора, акты испытаний материалов и конструкций, данные геодезических съемок и др.);
документация по эксплуатации (паспорт на здание, акты периодических обследований, отчеты (заключения) о ранее выполненных обследованиях, документы о фактических нагрузках от технологического оборудования, в том числе подъемно-транспортного, документация о ремонтах конструкций, связанных с их усилением или изменением конструктивной схемы, документы с характеристиками эксплуатационной среды, акты о пожарах и авариях, результаты геодезических наблюдений и др.).15
По проектной документации устанавливаются следующие данные:
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.
По исполнительной документации устанавливаются:
наименование строительных организаций, осуществивших строительство;
сроки строительства с выделением участков здания, возводимых в зимний период;
заводы-изготовители конструкций;
данные об отступлениях от проекта при строительстве;
данные об испытаниях материалов и конструкций;
данные о повреждениях конструкций в процессе строительства;
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.
Программа обследования определяется задачами и условиями их проведения и, в общем случае, включает:
наименование обследуемых зданий и конструкций;
причины, вызвавшие необходимость проведения обследования;
цель и задачи обследования;
перечень контролируемых параметров при инструментальном контроле с указанием метода контроля, приборов и объема контроля;
указания о местах отбора проб для проведения лабораторных испытаний;
места отрывки контрольных шурфов для обследования фундаментов;
указания о способах доступа и условиях для осмотра конструкций и проведения измерений;
перечень приспособлений, необходимых для проведения обследований;
мероприятия по технике безопасности.
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.
Визуальное обследование проводят для предварительной оценки технического состояния строительных конструкций по внешним признакам и для определения необходимости в проведении детального инструментального обследования.
Основой предварительного обследования является осмотр здания или сооружения и отдельных конструкций с применением измерительных
инструментов и приборов (бинокли, фотоаппараты, рулетки, штангенциркули, щупы и прочее).
При визуальном обследовании выявляют и фиксируют видимые дефекты и повреждения, производят контрольные обмеры, делают описания, зарисовки, фотографии дефектных участков, составляют схемы и ведомости дефектов и повреждений с фиксацией их мест и характера. Проводят проверку наличия характерных деформаций здания или сооружения и их отдельных строительных конструкций (прогибы, крены, выгибы, перекосы, разломы и т.д.). Устанавливают наличие аварийных участков, если таковые имеются.16
По результатам визуального обследования делается предварительная оценка технического состояния строительных конструкций, которое определяется по степени повреждения и по характерным признакам дефектов. Зафиксированная картина дефектов и повреждений (например: в железобетонных и каменных конструкциях - схема образования и развития трещин; в деревянных – места биоповреждений; в металлических - участки коррозионных повреждений) может позволить выявить причины их происхождения и быть достаточной для оценки состояния конструкций и составления заключения. Если результаты визуального обследования окажутся недостаточными для решения поставленных задач, то проводят детальное инструментальное обследование. В этом случае, при необходимости, разрабатывается программа работ по детальному обследованию.
Если при визуальном обследовании будут обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций сооружения (колонн, балок, ферм, арок, плит покрытий и перекрытий и прочих), то необходимо перейти к детальному обследованию.
В случае выявления признаков, свидетельствующих о возникновении аварийной ситуации, необходимо незамедлительно разработать рекомендации по предотвращению возможного обрушения.
При обнаружении характерных трещин, перекосов частей здания, разломов стен и прочих повреждений и деформаций, свидетельствующих о
неудовлетворительном состоянии грунтового основания, необходимо проведение инженерно-геологического исследования, по результатам которого может потребоваться не только восстановление и ремонт строительных конструкций, но и укрепление оснований и фундаментов
Программа обследования должна быть подписана руководителем работ по обследованию, утверждена руководителем организации (частным предпринимателем) проводящей обследование и согласована с заказчиком.
По результатам визуального обследования делаются предварительные выводы о состоянии конструкций, причинах их деформаций и повреждений, корректируются программа и объем работ по инструментальному обследованию. В случае необходимости назначаются мероприятия по предотвращению возможных обрушений.
Инструментальное обследование проводится для определения контролируемых параметров зданий, конструкций, дефектов и повреждений.
Детальное инструментальное обследование в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и повреждений может быть сплошным (полным) или выборочным.17
Сплошное обследование проводят, когда:
отсутствует проектная документация;
обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность;
проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности);
возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации;
в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов, изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивных среды или обстоятельств типа техногенных процессов и пр.
Выборочное обследование проводят:
при необходимости обследования отдельных конструкций;
в потенциально опасных местах, где из-за недоступности конструкций
невозможно проведение сплошного обследования.
Если в процессе сплошного обследования обнаруживается, что не менее 20 % однотипных конструкций, при общем их количестве более 20, находится в удовлетворительном состоянии, а в остальных конструкциях отсутствуют дефекты и повреждения, то допускается оставшиеся непроверенные конструкции обследовать выборочно. Объем выборочно обследуемых конструкций должен определяться конкретно (во всех случаях не менее 10 % однотипных конструкций, но не менее трех).
На основании имеющейся проектно-технической документации или технического задания на обследование определяют нормативные значения постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции:
от веса стационарного оборудования;
от веса складируемых материалов;
от мостовых, тельферных кранов, напольного транспорта и другого подъемного оборудования;
от веса ремонтных материалов и перемещаемого оборудования;
от временных равномерно распределенных нагрузок, указанных в таблице 3 СНиП 2.01.07;
от ветра;
от снега.
Коэффициенты надежности по этим нагрузкам принимают в соответствии со СНиП 2.01.07.
Фактические нагрузки и воздействия на обследуемое здание определяются следующим образом:
нагрузка от собственного веса несущих и ограждающих конструкций - по чертежам и каталогам, действовавшим в период строительства, и результатам выборочного контроля путем обмера конструкций и лабораторного определения средней плотности материалов;
нагрузка от веса кровли - путем вскрытия (одно вскрытие на 1000 м2, но не менее трех);
нагрузки от кранов, транспортных средств и технологического оборудования -по паспортам на соответствующее оборудование и, при необходимости, по результатам специальных измерений;
снеговые, ветровые и гололедные нагрузки, а также температурные климатические воздействия - по СНиП 2.01.07-85;
нагрузки от оборудования, людей, животных, складируемых материалов и изделий - по СНиП 2.01.07-85, либо по результатам специальных измерений;
нагрузка от пылевых отложений определяется - по результатам замеров их толщины и плотности.
параметры воздействий (вибрационных, тепловых, температурно-влажностных, химических и др.) на конструкции определяются замерами в соответствии с методиками, утвержденными в установленном порядке.18
Далее проводятся поверочные расчеты конструктивных элементов на основе строительной механики и сопротивления материалов. Расчеты выполняют на основании и с учетом уточненных обследованием: геометрических параметров здания и его конструктивных элементов - пролетов, высот, размеров расчетных сечений несущих конструкций; фактических опираний и сопряжений несущих конструкций, их реальной расчетной схемы; расчетных сопротивлений материалов, из которых выполнены конструкции; дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность конструкций; фактических нагрузок, воздействий и условий эксплуатации здания или сооружения.
На основании проведенного обследования несущих строительных конструкций, выполнения проверочных расчетов и анализа их результатов делается вывод о категории технического состояния этих конструкций и может быть принято решение об их дальнейшей эксплуатации.
По результатам проведенного обследования составляют акт, заключение или отчет о техническом состоянии конструкций здания или сооружения, в котором приводятся сведения, полученные из проектной и исполнительной документации, и материалы, характеризующие особенности эксплуатации конструкций, вызвавшие необходимость проведения обследования.19
В итоговом документе по результатам обследования приводятся планы, разрезы, ведомости дефектов и повреждений или схема дефектов и повреждений с фотографиями наиболее характерных их них; схемы расположения трещин в железобетонных и каменных конструкциях и данные об их раскрытии; значения всех контролируемых признаков, определение которых предусматривалось техническим заданием или программой проведения обследования; результаты проверочных расчетов, если их проведение предусматривалось программой обследования; оценка состояния конструкций с рекомендуемыми мероприятиями по усилению конструкций, устранению дефектов и повреждений, а также причин их появления.20
Данный перечень может быть дополнен в зависимости от состояния конструкций, причин и задач обследования.
Заключение или отчет подписывается лицами, проводившими обследование, руководством структурного подразделения и утверждается руководителем организации, проводившей работу, или уполномоченным на это лицом.
