Поверочный расчет строительных конструкций

Поверочный расчет — что это такое и в чем отличие от расчета конструкций на стадии проектирования?

Поверочный расчет выполняется методами математических вычислений с использованием формул строительной механики и сопротивления материалов (сопромат). В результате поверочного расчёта определяется прочность, устойчивость и жесткость существующих строительных конструкций с учётом актуальных сводов правил и современных стандартов. Этот вид расчета, всегда проводится в составе технического обследования зданий и сооружений, а значит в расчет вводятся фактические значения нагрузок и других внешних воздействий, а также фактических размеров элементов и их соединений между собой, прочностные и деформационные характеристики материалов, из которых выполнены поверяемые конструкции.

Важно отметить, что расчет конструкций на прочность обязательно проводится с учетом выявленных дефектов и повреждений, которые снижают несущую способность, например, ржавчина на стальных конструкциях, трещина в кирпичной стене и т. п. Этим и отличается поверочный от простого расчета на стадии проектирования: он оценивает надежность и безопасность именно фактического состояния конструкции.

Когда стоит произвести расчет прочности здания?

Как правило необходимость в расчёте возникает если появляются серьёзные дефекты и деформации (трещины, прогибы, разрушения), которые угрожают безопасности объекта и влияют на несущую способность объекта. При таких обстоятельствах возникает необходимость в проведении поверочного расчёта несущих конструкций чтобы понять, в каком состоянии находятся эти конструкции, и выдержат ли они существующие или дополнительные нагрузки. Дефекты могут возникать на всех этапах жизненного цикла зданий и сооружений: в период строительства, консервации или эксплуатации. При этом вовремя проведённое обследование и последующий поверочный расчёт помогут избежать аварий и сохранить объект.

• Этап строительства. Как правило именно в процессе строительства возникает основная масса дефектов и повреждений, происходят различные аварийные ситуации, которые требуют вмешательства наших специалистов, к таким дефектам относятся:

1. применение стройматериалов низкого качества или недостаточной прочности;
2. недостаточное количество арматуры или её отсутствие в железобетонных конструкциях;
3. отклонение размеров несущих конструкций в худшую сторону (увеличение пролетов, уменьшение сечений элементов, увеличение высоты колонны или длины балки);
4. повреждение возведённых конструкциях внешним механическим воздействием (падение груза, авария технологического оборудования) и т. д.;

• Этап консервации объекта незавершенного строительства. Когда происходит остановка строительства, объект подлежит консервации и как показывает практика, мероприятия по сохранению объекта незавершённого строительства выполняются не в полной мере. За период ненадлежащей консервации возникает множество дефектов, которые требуют обследования и проведения поверочных расчётов, среди самых распространённых дефектов можно выделить:

1. снижение прочностных свойств грунтов основания из-за промораживания;
2. арматурные каркасы и стальные детали повреждаются ржавчиной;
3. деревянные конструкции подвергаются биологическому разрушению;
4. кирпичные и каменные конструкции расслаиваются и обрушаются;
5. бетонный камень монолитных конструкций карбонизируется, происходит выщелачивание и иные негативные процессы.

• Эксплуатация объекта. Самый продолжительный период в жизненном цикле построек является их эксплуатация, которая длится 50 и более лет. В период эксплуатации могут возникнуть следующие дефекты:

1. естественный износ строительных конструкций (ржавчина на стали, выщелачивание бетона, выветривание кирпичной кладки и т. д.);
2. повреждение конструкций под действием температурных деформаций (трещины на фасаде между оконными и дверными проемами);
3. повреждение конструкций в результате пожара, затопления или просто внешнего механического воздействия (например: удара тяжелой техники).

• Реконструкция или капитальный ремонт. Отдельно стоит отметить реконструкцию, капитальный ремонт или установку нового технологического оборудования, а также любые другие изменения и преобразования в зданиях. Как правило, в процессе реконструкции или перепланировки происходит изменение нагрузок действующих на несущие конструкции здания, а также могут выполняться работы по восстановлению или повышению несущей способности существующих конструкций. Все вышеуказанные работы невозможно провести без разработки подробной проектной документации, разработка которой в свою очередь затруднительна без проведения подробного обследования и расчётов прочности элементов конструкций. В результате проведённого расчёта специалисты могут сказать какие конструкции требуется усилить или заменить, а также дать детальные рекомендации по дальнейшей разработке проекта и проведению строительных работ.

Когда стоит произвести расчет прочности здания?

Рассмотрим реальную ситуацию из нашего опыта: в стальном каркасе складского комплекса погрузчиком в процессе эксплуатации повреждена одна колонна (погрузчик вилкой насквозь проткнул колонну).

Конечно, при таком повреждении практически вся несущая способность элемента потеряна. Однако конструкции не обрушились и специалистам требовалось оценить, обеспечена ли несущая способность каркаса с таким повреждением. Стальные элементы сооружения обладают достаточной жесткостью и надежно соединены между собой, поэтому они включились в совместную пространственную работу: именно поэтому и не произошло мгновенного обрушения конструкции. Расчёт показал, что эксплуатация здания возможна при проведении усиления колонны. Нашими проектировщиками был разработан проект усиления, который строители успешно реализовали и ныне колонна прекрасно себя чувствует.

Необходимость в экспертизе аварийного здания

Экспертиза аварийности здания необходима в случае, когда имеются сомнения в сохранении зданием первоначальных технических характеристик.

Существует два варианта аварийности объектов:

1. 1. Аварийное. Конструкция уже пришла в такое состояние, при котором с большой долей вероятности можно говорить о наступлении аварии в ближайшее время при продолжении эксплуатации в обычном режиме.

1. 1. Предаварийное. В этом случае здание имеет такие технические характеристики, которые приведут к аварии в случае, если на него будут продолжать действовать неблагоприятные факторы. Например, подмыв фундамента, воздействие агрессивной среды, падение неравномерных осадков.

Изучение характеристик объекта специалистами производится визуальным способом, с помощью инструментальных средств и лабораторных исследований. Во время экспертизы проводятся также технические и инженерные расчеты, моделирование.

Встречаются ситуации, когда аварийность здания определяется визуально, но не подтверждается техническими расчетами и наоборот, внешне аварийность не проявляется, но расчеты свидетельствуют об обратном. Поэтому эксперты комплексно подходят к исследованию и составляют объективное заключение о отсутствии ремонтопригодности и возможности эксплуатации здания в будущем.

Присвоение категории аварийности

Под категорией технического состояния зданий понимают степень пригодности конструкции либо ее отдельных элементов для дальнейшей эксплуатации по назначению. Существует три категории:

1. 1. Ограниченно работоспособный объект — в этом случае выявленные дефекты и повреждения приводят к ухудшению технических характеристик здания, однако они не могут привести к внезапному обрушению и причинению вреда и здоровья людям. Дальнейшая эксплуатация объекта возможна, но только при постоянном контроле его технических характеристик.
   2. Недопустимое состояние — категория, при которой несущая способность конструкций и другие характеристики изменены настолько, что оно может обрушиться в любой момент, причинив ущерб людям и установленному внутри оборудованию. Для дальнейшей эксплуатации сооружений необходима реконструкция с усилением несущих элементов и проведением страховочных мероприятий.
   3. Аварийное состояние зданий — в этом случае экспертиза выявляет такие деформации и повреждения, которые говорят о полном износе и потере несущими конструкциями своих свойств. Здание эксплуатировать нельзя, необходимо срочно проводить противоаварийные мероприятия во избежание обрушения и причинения вреда окружающим объектам и людям.