Что называется отказом здания
Отказы несущих и ограждающих конструкций
Понятие безотказности жилого здания в целом как сложной технической системы шире, чем для его элементов и простых систем, способных находиться лишь в двух состояниях — работоспособном или неработоспособном. Отказы отдельных ограждающих конструкций и технических устройств (кровли, межпанельных швов, полов и др.) обычно являются частичными отказами. Не приводя к прекращению функционирования объекта в целом, они снижают качество (уровень) функционирования и выходной эффект объекта. Такая адаптация жилого здания к комплексу внешних условий возникает благодаря наличию определенной избыточности — некоторому запасу технических характеристик, сверх минимально необходимых для выполнения заданных функций. Это связано с тем, что обеспечение локальных требований прочности и жесткости звуко- и теплозащиты, пожарной безопасности и т. д. сопровождается возникновением обратных связей, определенным «перекрытием» отдельных функций конструкций и систем. В результате объективно возникают различные виды резервирования — нагрузочное, структурное, функциональное и временное.
Согласно действующим нормам событие, заключающееся в нарушении работоспособности, называется отказом; таким образом, под отказом понимают прекращение выполнения конструкциями заданных функций, а эти функции определяются с соответствующими допусками. При назначении нормативной надежности несущих и ограждающих конструкций под отказом понимают техническое состояние элемента, предшествующее исчерпанию несущей способности или полной потери ограждающих функций.
Отказы можно классифицировать: 1) в зависимости от причин возникновения: внутренние, вызванные недостатком конструкций; из-за внешних причин (перегрузки, изменение схем работы и нагрузки и т. п.); 2) в зависимости от скорости их проявления: последовательные; постепенные; внезапные; 3) в зависимости от диапазона отказов: частичные, связанные с отклонением характеристик от допускаемых пределов и не вызывающие полной утраты работоспособности; полные; 4) по сочетанию предыдущих концепций: каталептические — внезапные и полные; с постепенным ухудшением параметров и характеристик; 5) в зависимости от последствий: незначительные, не приводящие к ухудшению эксплуатационных характеристик, значительные, критические, приводящие к полному прекращению выполнения функций и появлению большого риска; 6) в зависимости от срока эксплуатации: преждевременные (часто до монтажа); случайные; износовые.
Последовательные постепенные отказы являются функцией времени, обусловленные главным образом старением материалов, накоплением внутренних напряжений и т. д. Внезапные отказы вызываются такими изменениями параметров элемента, при которых его следует считать неработоспособным. Такие отказы появляются при перераспределении и суммировании в узлах нагрузок, действии дополнительных внешних нагрузок, их неучтенных сочетаний. При расчете систем с учетом этих двух видов отказов ориентируются на следующие положения: 1) постепенные отказы можно исключить, если учесть все возможные изменения характеристик и параметров во времени; 2) внезапные отказы случайны, их нельзя полностью исключить или предсказать; 3) постепенные и внезапные отказы взаимосвязаны и не являются независимыми. Из последнего вытекает принцип возможно резервирования, широко применяемый в точном приборостроении.
При обследовании выясняется техническое состояние здания, т. е. состояние, заключающееся в нарушении исправности строительной конструкции или ее части вследствие влияния внешних воздействий, превышающих уровни, установленные в нормативно-технической документации на конструкцию.
Техническое состояние — совокупность свойств здания или его элемента, подверженная изменению в процессе строительства, ремонта или эксплуатации, характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на это здание или его элемент. Признаками технического состояния могут быть качественные и (или) количественные характеристики его свойств: значения показателя надежности или диагностического параметра. Основными параметрами для контроля технического состояния здания являются: общая и местная прочность конструкций; пространственная жесткость здания, общая и местные деформации; влагонасыщение элементов конструкций; теплотехнические характеристики ограждающих конструкций; тепловой режим; коррозия металлических конструкций; воздухо- и влагопроницаемость строительных конструкций и сопряжений; режимы работы санитарнотехнических, электротехнических и других систем инженерного оборудования; загазованность и освещенность помещений и др. Фактические значения качественных и количественных характеристик определяют техническое состояние здания.
В отличие от простых систем, где имеются только два возможных состояния — нормальное эксплуатационное и отказ, в зданиях большая часть конструкций и элементов может иметь несколько состояний, соответствующих частичным отказам и неисправностям. В связи с этим иногда отказы классифицируют: частичный отказ узла или элемента, восстановление или усиление которого приводит к полному восстановлению надежности сооружений; отказы наиболее ответственных элементов сооружений (оснований, фундаментов, колонн, ригелей и т. п.), приводящие к полному отказу всего сооружения. Отказы второй группы могут быть внезапными. Усиление этих элементов нередко связано с большими объемами выполняемых работ.
Таким образом, характеристики отказов должны отражать различные формы (категории) несущей способности здания или его частей. Допустимую вероятность отказа следует определять в зависимости от тяжести последствий. Обычно легче сконструировать изделие для мягких (благополучных) условий работы, чем для жестких (предельных).
Специфика зданий как изделия состоит в невозможности создания облегченных условий для работы дома в целом, хотя для отдельных узлов и элементов такая возможность имеется; в трудности (или невозможности для некоторых элементов) использования резервирования. В составных конструкциях отказ отдельного элемента может привести к отказу всей конструкции, хотя остальные элементы продолжают нормально функционировать. Например, увлажнение утеплителя трехслойных стеновых панелей приводит к отсыреванию стен, нарушению температурного режима помещения, тогда как железобетонные элементы продолжают выполнять функции несущей части конструкции.
В связи с этим необходимо отметить, что современные методы расчетов (в частности, метод предельных состояний) сосредоточивают внимание на границах качества, хотя для многих характеристик (тепло-, звукоизоляция и др.) важно не только предельное состояние, но и распределение качества.
В процессе эксплуатации зданий дефекты накапливаются, изменяясь количественно и качественно. Оставленные без внимания незначительные дефекты могут привести к серьезным нарушениям целостности конструкций и даже к авариям. Надежная работа строительных конструкций обеспечивается в случае, когда во время эксплуатации принимаются эффективные меры по устранению дефектов или локализации их вредного влияния.
Основой расчетов конструкций жилых и общественных зданий в настоящее время является метод предельных состояний. СНиП 2.08.01—89 (прилож. 1, п. 36) установлены две группы предельных состояний: по потере несущей способности (или непригодности к эксплуатации); по непригодности к нормальной эксплуатации, а также требований, учитывающих нелинейно режимно-наследственную составляющую. Предельные состояния разделены по степени ответственности и степени потери эксплуатационной способности. Цель расчетов по предельным состояниям — обеспечить надежность и комфортность при возведении сооружения и его эксплуатации.
Согласно действующим нормативным документам и техническим регламентам (прилож. 1), расчеты конструкций зданий и сооружений в соответствии с указанными предельными состояниями выполняются: по несущей способности (обеспечивающей прочность, общую и местную устойчивость зданий как в процессе монтажа, так и во время всего срока эксплуатации), по деформациям, появлению или раскрытию трещин (обеспечивающих пространственную жесткость зданий, недопустимость появления или чрезмерного развития трещин, нарушающих нормальную эксплуатацию, ухудшающих герметичность стыков, эстетические качества помещений, элементов и узлов).
По первому предельному состоянию должны быть проверены: а) все конструкции зданий и их стыковые соединения — для предотвращения разрушения при действии силовых воздействий в процессе строительства и эксплуатации и расчетного срока эксплуатации зданий; сборные конструкции, кроме того, при их изготовлении и перевозке; б) здание в целом — для предотвращения его опрокидывания при действии горизонтальных нагрузок; в) основание здания — для предотвращения потери его несущей способности при совместном действии вертикальных и горизонтальных нагрузок.
По второму предельному состоянию проверяют: а) здание в целом для ограничения прогибов верха здания, неравномерных осадок и ускорения колебаний от пульсации ветра; б) стены здания — для ограничения трещинообразования и взаимных смещений при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок, неравномерных осадок и температурно-влажностных воздействий; в) перекрытия, покрытия, лестницы — для ограничения прогибов и трещин от вертикальных нагрузок.
Методы установления надежности конструкции сводятся к тому, чтобы приложенные нагрузки не превосходили ее несущую способность.
На рис. 1.5. кривая N показывает распределение нагрузок, а кривая R — изменение величины прочности. Разрушение конструкции следует ожидать в точке пересечения кривых. При определенных условиях всегда существуют такие нагрузки и такая прочность сооружения, когда возможно наступление разрушения. Отношение Ri/Nmsx характеризует запас прочности (здесь Nmах — максимальная расчетная эксплуатационная нагрузка; Ri — сопротивление конструкций, фактически достигнутое при выполнении конструкции).
В современных нормах проектирования предусмотрено использование коэффициента надежности, учитывающего степень ответственности здания, а также опасность и значимость последствий наступления тех или иных предельных состояний.
Сложившаяся практика выполнения расчетов конструкций, включающая определение действующих усилий и расчетных сопротивлений в отдельных элементах зданий, приводит к созданию запасов прочности в конструкциях. Фактически достижению предельного состояния в том или ином элементе предшествует перераспределение усилий во всей системе. Для более достоверного определения предельного состояния по прочности каждый элемент должен рассматриваться в системе целого здания с учетом распределения сил при нелинейных процессах силового деформирования.
Высокая степень надежности конструкций и зданий в целом может быть обеспечена только при комплексном методе расчета с рассмотрением всех возникающих параметров. При этом степень надежности конструкций определяется как функция комплекса случайных величин. Учет этих положений приводит к более экономичному проектированию новых зданий и к выявлению резервов прочности в эксплуатируемых зданиях, сконструированных по традиционным схемам.
Метод предельных состояний, заложенный в основу расчета конструкций и учитывающий статистический характер показателей, вводимых в расчет, предполагает учет воздействия различных эксплуатационных факторов за счет использования соответствующих коэффициентов запаса. Основная формула метода расчета по предельному состоянию имеет вид
где Qi— нормативные нагрузки, действующие на конструкции; n1— — коэффициенты надежности; m — коэффициент условий работы сооружений; к — коэффициент однородности материала; R — нормативные пределы прочности или пределы текучести материалов конструкций.
Статистическую изменчивость нагрузок и механических свойств материалов конструкций учитывают в расчетах соответствующими коэффициентами запаса. При рассмотрении изменчивости этих коэффициентов во времени их подразделяют на две группы: коэффициенты, для которых на основе экспериментальных исследований можно получить явные временные зависимости с вполне определенной надежностью, и коэффициенты, для которых получение таких зависимостей невозможно.
Коэффициенты надежности устанавливают при статистическом анализе наблюдений аналогично построенных зданий или конструкций. Эти коэффициенты относятся ко второй группе, так как не могут быть получены в виде явной функции от времени. Здесь имеется в виду коэффициент случайной, а не плановой надежности. Наиболее сложным является определение коэффициента условий работы в связи с большим разнообразием особенностей, которые этим коэффициентом учитываются. Предлагалось, например, этот показатель определять как произведение четырех коэффициентов, учитывающих соответственно связь рабочего и точного расчетов, связь расчета с условиями эксплуатации, учет побочных операций расчета, а также особенности работы конструкции и материала. Существующие нормативы рекомендуют коэффициентом условий работы учитывать, кроме того, перераспределение силовых факторов и деформаций в процессе эксплуатации.
Принимая во внимание многообразие особенностей, определяемых коэффициентами условий работы, целесообразно разделить их на два вида: коэффициенты, определяющие соответствие и точность расчетов (их устанавливают на основе сравнения статистических исследований работы конструкций и сооружений с расчетными данными), и коэффициенты условий работы, определяющие изменчивость свойств материала конструкции (их так же, как и коэффициенты однородности, определяют на основе результатов экспериментальных исследований), изменений свойств материала в зависимости от партии образцов, их размеров и условий эксплуатации. При наличии указанных данных возможно методами строительной механики и сопротивления материалов спрогнозировать долговечность конструкций и сооружений с величиной надежности, близкой к надежности, вычисленной с учетом коэффициентов условий работы. При этом конструкции, рассчитанные с учетом этих коэффициентов при всевозможных сочетаниях внешних нагрузок и условий, не должны превосходить предельно допустимых деформаций, характеризующих нормальное эксплуатационное их состояние.
Эксплуатационная надежность строительных конструкций нарушается вследствие развития дефектов, причинами которых являются накопления повреждений в элементах и узлах конструкций, определяемые износом и старением материалов, несоответствием фактических и расчетных схем, несоблюдением правил эксплуатации и т. д.
Установлено два предельно эксплуатационных состояния конструкций зданий: 1) наступление полной утраты конструкцией несущей способности, сопровождающееся аварийными ситуациями. Такое состояние называют аварийным (первое предельное состояние); 2) достижение конструкцией таких статических или динамических перемещений, при которых невозможна эксплуатация сооружений. Это состояние предельно эксплуатационное (второе предельное состояние).
При проектировании здания по методу предельных состояний задаются предельно допустимыми значениями таких характеристик конструкций, как прочностные, деформативные и комфортные. Нормативные значения прочностных и деформативных характеристик часто не совпадают с фактически разрушаемыми значениями и не характеризуют техническую прочность конструкций.
Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
Отказ конструкций — событие, заключающееся в нарушении работоспособности, прекращение выполнения конструкциями заданных ф-ций, определяемых с соответствующими допусками. При назначении нормативной надежности как несущих, так и ограждающих конструкций под О.к. понимают технич. состояние элемента, предшествующее исчерпанию несущей способности или полной потери ограждающих ф-ций.
Понятие безотказности жилого здания в целом как сложной технич. системы шире, чем для его элементов и простых систем, способных находиться лишь в двух состояниях: работоспособном или неработоспособном. Отказы отд. ограждающих конструкций и технич. устройств (кровли, межпан. швов, полов и др.) обычно являются частичными. Не приводя к прекращению функционирования объекта в целом, они снижают качество (уровень) функционирования и выходной эффект объекта. Такая адаптация жилого здания к комплексу внеш. условий возникает благодаря наличию определ. избыточности — нек-рому запасу технич. хар-к сверх мин. необходимых для выполнения заданных ф-ций. Это связано с тем, что обеспечение локальных требований прочности и жесткости, звуко- и теплозащиты, пожарной безопасности и т.д. сопровождается возникновением обратных связей, определ. «перекрытием» отд. ф-ций конструкций и систем. В результате возникают разл. виды резервирования: нагрузочное, структурное, функцион. и врем.
Постеп. О.к. являются ф-цией времени и бывают вызваны гл. обр. старением
Распределение отказов конструкций зданий материалов, накоплением внутр. напряжений и т.д. Внезапные отказы вызываются такими изменениями параметров элемента, при к-рых его следует считать не работоспособным. Такие О.к. появляются при перераспределении и суммировании в узлах нагрузок, в результате действия дополнит, внеш. нагрузок, неучт. сочетаний нагрузок. При расчете систем с учетом этих двух видов О.к. ориентируются на след. положения: постеп. О.к;. можно исключить, если учесть все возможные изменения хар-к и параметров во времени; внезапные О.к. случайны, их нельзя полностью исключить или предсказать; постеп. и внезапные О.к. взаимосвязаны и не являются независимыми. Из последнего вытекает принцип возможного резервирования, широко применяемый в радиопромышленности. В отличие от простых систем, где имеются только два возможных состояния, — норм, эксплуатац. и отказ, в зданиях большая часть конструкций и элементов может иметь неск. состояний, соответствующих частичным отказам и неисправностям. В связи с этим О.к. классифицируют след. образом: частичный отказ узла или элемента, восстановление или усиление которого приводит к полному восстановлению надежности сооружения; отказы наиболее ответств. элементов сооружений (оснований, фундаментов, колонн, ригелей и т.п.), приводящие к полному отказу всего сооружения. О.к. второй группы могут быть внезапными. Усиление этих элементов порой связано с большими объемами разборки.
характеристики О.к. должны отражать разл. формы (категории) несущей способности здания или его частей. Допустимую вероятность отказа следует определять в зависимости от тяжести последствий. Обычно легче сконструировать изделие для мягких (благополучных) условий работы, чем для жестких (предельных). Поэтому одним из способов повышения надежности, напр., в машиностроении, является создание облегч. условий для работы изделий.
Специфика зданий как изделий не позволяет создать облегч. условия для работы дома в целом, хотя для отд. узлов и элементов такая возможность имеется; трудно (или невозможно для нек-рых элементов) использовать резервирование. В составных конструкциях отказ одного составляющего элемента может привести к отказу всей конструкции, хотя остальные элементы продолжают нормально функционировать. Напр., увлажнение утеплителя трехслойных стеновых панелей приводит к отсыреванию стен, нарушению темп-рного режима помещения, тогда как железобетонные элементы продолжают выполнять ф-ции несущей части конструкции.
Соврем, методы расчетов (в частности, метод предельных состояний) сосредоточивают внимание на границах качества, хотя для мн. хар-к (тепло-, звукоизоляция и др.) важно не только предельное состояние, но и распределение качества. Статистика показывает, что большая часть О.к. и аварий происходит из-за т.н. мелочей: невыполнение всех проверочных расчетов конструкций, особенно по узлам при проектировании и при работе неск. авторов, неаккуратности рабочего при изготовлении изделий (элементов) и монтажа при сборке, небрежности и неподготовленности обслуживающего эксплуатац. персонала. С учетом этого предлагается принимать в расчетах следующие значения отказов: 10″ —10′ — при отказе без предварит, сигналов (крупное разрушение разрушение достижении пред. несущей способности с предварит, сигналами (текучесть растянутой зоны при изгибе, осадки оснований); 10″ —10″ — при наступлении состояния непригодности к эксплуатации без потери несущей способности.
В процессе эксплуатации дефекты накапливаются, изменяясь количественно и качественно. Оставл. без внимания незначит, дефекты могут привести к серьезным нарушениям целостности конструкций и даже к авариям. Надежная работа строит, конструкций возможна в случае, когда во время эксплуатации принимаются эффективные меры по устранению дефектов или ограничению их вредного влияния.
Дефекты зданий и характерные повреждения крупноблочных, панельных, деревянных, каменных и монолитных с железобетонным каркасом
Содержание
Что такое дефекты зданий?
Как во время строительства, так и в процессе эксплуатации, со временем, сооружения могут обрести повреждения, которые должны быть выявлены. Чтобы гарантировать безопасность, нужно своевременно принимать меры по устранению проблем, ведь:
дефекты зданий – это нарушение целостности конструкций (как несущих, так и ограждающих), которые могут привести к аварийным ситуациям, и, даже, обрушению. Далеко не всегда повреждения видны невооружённым глазом не специалисту, а многие технические несоответствия и вовсе без специальной экспертизы невозможно выявить.
Выявленные дефекты зданий позволяют установить пригодность сооружений для дальнейшей эксплуатации. По результатам экспертизы определяется конкретный перечень мер по устранению несоответствий и ошибок, допущенных в процессе строительства, а также те дефекты, которые приобрело строение после сдачи объекта в эксплуатацию.
Описание дефектов блочных зданий
При визуальном осмотре и производстве контрольных замеров выявляются элементы, требующие ремонта. Самые распространённые дефекты блочных зданий это:
При выполнении обследования или осмотра в заключении отображается информация о перемычках, прогонах, балконных плитах, лестничных площадках и маршах. Имеющиеся дефекты блочных зданий выявляются экспертной комиссией, которая руководствуется положениями действующих СНиП, ГОСТ, ВСН и СП. По результатам обследования выдаётся заключение в соответствии с СНиП 1.01.01 – 82. В итоговом документе предусматриваются ремонтные работы, такие как заделка трещин, замена отдельных элементов строения, герметизации швов и другие.
Дефекты блочных зданий
Дефекты крупноблочных панельных зданий
При обследовании домов этого типа выявляются следующие дефекты панельных зданий:
При выполнении осмотра эксперты указывают на места, где нужно заделать трещины, герметизировать швы, очистить от ржавчины и обработать металлические элементы антикоррозийным составом.
Дефекты панельных зданий
Характерные повреждения и дефекты зданий с железобетонным каркасом
Для проведения экспертизы с целью выявить явные и скрытые дефекты зданий с железобетонным каркасом используются специальные приборы и оборудование, позволяющие производить анализ неразрушающим методом. Работы выполняются согласно ГОСТ 16504-81 «Неразрушающий контроль», а также СНиП 2.03.01-84*«Бетонные и железобетонные конструкции». Эксперты определяют:
Дефекты монолитных зданий
Дефекты монолитных зданий могут возникнуть из-за недобросовестной работы поставщиков товарного бетона, использованного при строительстве, а также монтажных бригад. Наиболее часто встречающиеся:
Нарушение водоцементного соотношения является одной из самых частых причин того, что бетон не набирает прочность. К сожалению, так, иногда, поступают некоторые строители, чтобы сделать бетонную смесь пластичнее. Кроме того, есть ряд дефектов, которые возникают при нарушениях:
Дефекты каменных зданий и методы их устранения
Согласно СНиП II-22-81 и ГОСТ 24992-2014 для кирпичных сооружений характерными дефектами являются:
Методы ремонта и усиления кладки
Поврежденный фрагмент подлежит демонтажу. Небольшие трещины торкретируются. При этом раствор должен максимально заполнить полость. Если повреждения камня (кирпича) значительные, его нужно заменить полностью. Когда приходится переложить большой участок, важно, чтобы новая кладка была перевязана с той, которая не имеет повреждений.
Характерные повреждения и дефекты деревянных зданий
Все дефекты разделяются на две категории: биологического и механического характера. Биоповреждениями являются:
Основным документом, регламентирующим оценку состояния сооружения из дерева, является СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции». Экспертная комиссия, проводящая ревизию деревянного сруба, выявляет:
Брусы и бревна, дефекты которых несут в себе опасность для целостности конструкций дома, подлежат замене. При разгерметизации межбревенных швов щели заделываются. Все необходимые для этого меры, материалы, технологии указываются в экспертном заключении с рекомендациями.
Дефекты деревянных зданий
Дефекты жилого помещения
Согласно ГОСТ 30494-2011 жилые здания и помещения должны соответствовать установленным нормам. Другой нормативный акт, а именно ГОСТ 31937-2011 указывает на порядок проведения экспертной оценки состояния жилых помещений. Руководствуюсь этими документами, эксперты выявляют:
Заключение содержит перечень всех недостатков в отделке комнат. При необходимости рассчитывается смета, в которой указана цена материалов и стоимость ремонтных работ, необходимых для устранения выявленных дефектов жилого помещения.
Дефекты жилого помещения
Скрытые дефекты зданий
Определение этого термина и перечень скрытых дефектов приведён в ГОСТ 15467-79 об управлении качеством. Этот нормативный акт является одним из основных регламентирующих документов при проведении обследования сооружения.
Скрытые дефекты это те, которые не могут быть выявлены при визуальном осмотре, и для которых необходима специальная аттестованная аппаратура. Для выявления скрытых дефектов зданий используются неразрушающие методы контроля, которые позволяют определить, например:
Последствия возникновения дефектов в зданиях и конструкциях
Одинаково пагубно сказываются на целостности конструкции как дефекты, появившиеся в процессе эксплуатации, так и те, которые являются последствием халатности строителей и проектировщиков. Самую большую опасность несут дефекты оснований фундаментов. Стены играют не меньшую роль. Нарушение целостности данных несущих элементов приводит к деформации каркаса и обрушению.
Будь то явные или скрытые дефекты, они несут в себе опасность различной степени:
В последнем случае требуется периодический осмотр и производство мер по ликвидации дефектов, чтобы их масштаб не перерос в следующую, более опасную группу. В зависимости от масштаба повреждений, выявляется степень снижения несущей способности, и определяется возможность восстановления строения:
Объекты, у которых несущая способность уменьшилась более чем на 50%, подлежат демонтажу, так как дальнейшая безопасная эксплуатация невозможна ввиду риска обрушения.
Последствия возникновения дефектов в зданиях
Дефектовка зданий
При проведении экспертизы для выявления наличия дефектов зданий инспекторы руководствуются действующими регламентами, указанными в ГОСТ, СНиП, СП и ВСН. Процедура выполняется на основании официально подписанного договора, в котором чётко определён объект обследования и тех.задание. Результатом действий инженеров и лаборантов является выдача заключения, в котором указывается:
Заключение подписывается ответственными лицами и визируется руководителем компании. Выдаваемый документ имеет юридическую силу и может быть представлен в суде в качестве доказательства.