Методы и требования проведения диагностики конструкций жилых зданий.

В общем виде можно выделить четыре группы методов распознания, используемые в технической диагностике: вероятностные и статистических решений; разделения в пространстве признаков, метрические и логические.

При этом ставится целью получить следующие результаты:

· количественные показатели параметров технического состояния, регулируемых нормами проектирования и строительства (СНиП, ГОСТ и т. п.), и несоответствия фактических характеристик нормативным, а также причины такого отклонения;

· параметрические характеристики технического состояния конструкций и зданий.

Диагностика зданий и сооружений должна обеспечить получение информации о техническом состоянии конструкций, элементов, узлов и стыков. Техническая диагностика является одним из элементов общей теории надежности. Ее конкретные задачи связаны с ранним обнаружением дефектов и неисправностей конструкций, использованием ресурса оптимизаций процессов технической эксплуатации.

Оценка состояния конструкций на различных этапах эксплуатации зданий устанавливает признаки и причины повреждений, позволяет выявить дефектные, разрушающиеся конструкции, определить степень и границы повреждений с тем, чтобы своевременно и качественно отремонтировать их. В связи с этим необходимо осуществлять контроль за состоянием здания и инженерного сооружения с приемки его в эксплуатацию (приемочный контроль) до выявления дефектов перед постановкой на капитальный ремонт.

Система контроля предусматривает создание методов оценки, приборов и средств, позволяющих определить параметры технического состояния и их соответствие нормативным характеристикам. Данные, полученные в результате оценки состояния конструкций эксплуатируемых зданий, могут служить основой для улучшения качества строительства, совершенствования методов возведения, их надлежащей эксплуатации и ремонта.

Нарушения нормального состояния зданий можно представить себе, с одной стороны, как нарушения, не затрагивающие основной конструктивной схемы зданий (повышенная влажность, нарушение свойств материалов, повреждение отделки и др.), и с другой — как нарушения основной конструктивной схемы (ослабление сечений элементов, деформации несущих конструкций и т.д.). Эксплуатационный износ зданий является в основном результатом длительного силового воздействия и влияния внешней среды. При проектировании, кроме условий работы, коэффициентами учитываются такие случайные факторы, как отклонение выполненной в натуре конструкции от запроектированной; несовпадение действительной работы конструкции с указанной в расчете и случайное изменение характера работы конструкции.

Если бы значения всех этих коэффициентов были совершенно достоверными, то более полно обеспечивалась бы предусмотренная проектом долговечность здания. Уточнение значения каждого коэффициента может быть достигнуто на основании накопленных экспериментальных и статистических данных.

В практике строительного комплекса широко применяют натурные или модельные испытания элементов конструкций или целых конструкций в реальных условиях работы. Вместе с тем, статистические данные не могут быть в полной мере накоплены и систематизированы без применения современных математических вычислительных устройств. В прошлом не было необходимости в накоплении этих данных, так как кирпичные здания строили со значительными запасами прочности и они не испытывали на себе влияния от случайных нагрузок. В настоящее время необходимость накопления эксплуатационных данных и сведений о периодичности внешних воздействий на здание в целом и его элементы очевидна.

Основными параметрами, подлежащими контролю для поддержания нормального состояния зданий, являются:

· общая и местная прочность конструкций;

· пространственная жесткость здания, общие и местные деформации;

· влагонасыщение элементов конструкций;

· теплотехнические свойства ограждающих конструкций;

· коррозия металлических связей между элементами сборных конструкций и инженерного оборудования, а также несущих металлических конструкций;

· воздухо- и влагопроницаемость стыков между элементами ограждающих конструкций (для крупнопанельных и крупноблочных зданий);

· воздухо- и влагопроницаемость между оконными проемами и стеновыми панелями.

Определяется техническое состояние:

· опорных частей и величина заделки;

· кровельных покрытий, карнизов, балконов, желобов и водосточных труб;

· отделки фасадов зданий;

· фундаментов и гидроизоляции стен, а также деревянных конструкций.

· Выявляются также:

· состояние и работа деформационных швов;

· состояние и правильность монтажа санитарно-технических, электротехнических и других систем инженерного оборудования;

· тепловой режим, загазованность помещений, вентиляция и освещенность.

Важным вопросом технической эксплуатации высотных и большепролетных зданий является определение момента начала контроля и его периодичности. В общем виде эта задача относится не только к зданию, но и к совокупности зданий и конструкций (например, периодичность контроля состояния кровель в ДМИ и Б-ах или товариществах собственников жилья — кондоминиумах).

На рис. 2 представлены в общем виде кривые распределения значений прогнозируемого параметра f₁(t) и отказа элемента f₂(t)

При проведении обследования до момента τ₁₀ отказы нельзя выявить. Целесообразно начать контроль со времени τ₁₁. Значение отрезка времени t_р1 зависит от трудоемкости контроля и ремонта и количества ремонтируемых элементов. Начало второго осмотра после устранения дефектов следует начинать не с момента времени τ₂₁ а несколько раньше на время t_р2, необходимое для ремонта элементов.

Рис. 2. Определение времени начала и периодичности контроля конструкций:

τ₁₁ — момент проведения первого контроля; τ₁₂ — момент проведения второго контроля

Наиболее полную оценку поведения эксплуатируемых зданий дают комплексные натурные исследования, которые можно разделить на два типа:

· натурные испытания напряженно-деформированного состояния конструктивной системы здания в различных условиях и натурные исследования ее состояния;

· работа отдельных несущих и ограждающих конструкций здания.

В этих исследованиях используются новые и совершенствуются существующие методики обследования эксплуатируемых зданий, разрабатываются основы новых технических средств и способов исследования, например, фотограмметрии деформаций конструкций, графоаналитических методов контроля деформаций, тензометрирования, истираемости конструкций и др.

Однако проблема комплексной оценки качества и надежности зданий включает в себя кроме количественных параметров, измеряемых расчетными технико-экономическими показателями, и явственную оценку, определяемую результатами творческой дельности человека и характеризуемую лишь словесным описанием. Понятно, что последняя в силу субъективности и нечеткости формулировок более конкретно может быть использована не для оценки промежуточных состояний конструкций здания, а для полярных состояний: нормального эксплуатационного и аварийного.

Для оценки качества жилища можно использовать методику перевода словесного описания в количественное выражение на основе оценки объекта признаками, имеющими пару противоположных (биполярных) характеристик (например, просто — сложно, удобно — неудобно, гармонично — механистично и т. д.). Каждая такая пара характеристик имеет и промежуточные значения, подчеркивающие меры их проявления, и может быть, поэтому представлена в виде спаренной шкалы балльных оценок, что позволяет однозначно определять положительные или отрицательные значения характеристики и устанавливать их относительную количественную величину в условном диапазоне.

Пример оценки жилища приведен в табл. 1.

Таблица 1. Оценка качества жилища

С учетом значимости каждого показателя может быть получена формализованная оценка показателей, которая недоступна методам квантификации.

Комлексно-статистический метод контроля надежности эксплуатируемых зданий основан на оценке расчетных показателей надежности и анализе непараметрических характеристик. Базой этого контроля является подробное обследование жилых зданий в целом и отдельных конструкций, контроль их технического состояния, изучение повреждений, износа, дефектов и неисправностей.

Среди субъективных оценок технического состояния следует отметить оценку ОБЪЕМА повреждений (дефектов), который в большинстве случаев выражается в процентах от общего объема (плошали) конструкций.

Это необходимо при определении физического износа, мониторинге технического состояния, осмотрах зданий.

В связи с этим важным элементом технологии диагностики конструкций является оценка ДОСТОВЕРНОСТИ результатов обследования. При этом должны приниматься во внимание различные факторы и условия, влияющие на точность оценок. В этом расчете учитываются:

· квалификация специалистов — P₁ = 0,99 — 0,97;

· ограниченность доступа к обследованию конструкций, узлов, помещений и т. д.— Р₂ = 0,99-0,95;

· сезонные ограничения — Р₃ = 0,98 - 0,944;

· точность измерения — Р₄ = 0,99 — 0,98 и т. д.

Общая достоверность составляет

P_q = P₁ P₂ P₃ P₄…

Целесообразно в техническом задании на выполнение обследования указывать необходимую достоверность в зависимости от цели диагностики.

В техническом заключении должна быть подтверждена достоверность обследования, подписанная руководителем работ.

Успешное и достоверное обследование зданий основывается главным образом на профессиональной подготовленности и опыте специалистов, выполняющих экспертизу. Ими обычно накапливаются знания по четырем направлениям:

· нормы проектирования, строительства и содержания жилых зданий и основные нормативные и методические документы, используемые при экспертизе зданий;

· технические решения узлов конструкций, конструктивных схем высотных и большепролетных зданий;

· «типовые» повреждения, дефекты конструкций. Около 95% отказов конструкций постоянно повторяются. Перечень характерных повреждений и деформаций строительных конструкций;

· методы и средства контроля, технология измерений. Основные методы и средства измерения конструкций и систем жилых зданий.

В современных условиях сбор, анализ, хранение такой информации несколько облегчаются использованием компьютеров и Интернета.

Обследование строительных конструкций выполняют квалифицированные группы инженерно-технических работников, специально подготовленных и оснащенных необходимыми средствами измерений и испытательным оборудованием. Такие группы могут иметь учреждения и организации независимо от форм собственности и подчиненности, получившие в установленном порядке право на занятие указанным видом деятельности.

Приказом по организации закрепляются лица, имеющие право быть руководителями и ответственными исполнителями работ (со стажем обследования зданий и сооружений данного типа не менее 10 лет).

Состав группы, обследующей конкретный объект, определяется видом и объемом выполненных работ и может быть различным по количеству, но во всех случаях не менее трех человек.

Для проведения обследования и согласования принимаемых технических решений к основной группе могут привлекаться представители служб заказчика, а также представители организаций, выполнявших проектирование и строительство объекта.

При проведении обследования строительных конструкций разрешается использовать только те средства измерений и испытательное оборудование, которые прошли государственную метрологическую поверку или аттестацию в соответствии с СТБ 8004, СТБ 8003, ГОСТ 24555.

Эксплуатация и техническое обслуживание средств измерений и испытательного оборудования должны выполняться в соответствии с требованиями, изложенными в их техническом описании.

Инициатором проведения обследования могут выступать физические или юридические лица — ответственный за техническое обслуживание, орган государственного контроля за техническим состоянием зданий.

Владелец здания обязан обследовать объект в сроки, предписанные соответствующими нормативами. Для организации указанной работы владелец здания издает приказ (распоряжение) по предприятию с указанием объектов, подлежащих обследованию, видов, сроков обследования, лиц, ответственных за организационно-техническое обеспечение работой, источников финансирования.

Основанием к проведению обследования является договор между заказчиком и подрядчиком и задание на выполнение работ.

Предварительно, перед заключением договора и подписанием задания, специалисты исполнителя (с участием предполагаемого руководителя работ) должны на месте ознакомиться с объектом обследования для оценки объемов работ.

В задании, утвержденном заказчиком и согласованном с исполнителем, в краткой форме излагается основная цель проведения обследования, приводятся сроки выполнения работ.

По требованию исполнителя в договоре на заказчика могут возлагаться работы по обеспечению доступа к обследуемым элементам, по вскрытию конструкций в необходимых местах, отрывка шурфов, химический анализ воды, устройство страховочных подмостей, временных креплений и другие вспомогательные работы. Для выполнения работы (перед ее началом) заказчик представляет исполнителю всю проектную и исполнительную документации по объекту, данные о проведенных ремонтах и реконструкция, изменения во время технологических нагрузок, включая последние сведения о размещении оборудования и нагрузках.

Владелец здания обязан в течение всего срока эксплуатации хранить техническую документацию. При утере тех или иных документов они должны быть восстановлены владельцем здания путем копирования, обмеров и т. д. Владелец несет ответственность за полноту и достоверность документации, представляемой при обследовании.

Другие особенности взаимоотношений заказчика и исполнителя работ определяются условиями договора и действующим законодательством.