Дефекты несущих конструкций зданий и сооружений, способы их устранения

   Главная особенность технического обслуживания и ремонта заглубленных сооружений заключается в постоянном сохранении их герметичности, устранении течей воды через ограждающие конструкции и поддержании в них постоянного температурно-влажностного   режима.   Выполнение   этих   функций затрудняется тем, что все конструкции скрыты под землей и доступ к ним для осмотра и ремонта возможен только изнутри, а это усложняет и затрудняет диагностику их состояния, выявление мест повреждения скрытой гидроизоляции и технологию ремонтно-восстановительных работ. Из этого следует, что техническая эксплуатация заглубленных сооружений более сложна, чем надземных, требует специальной подготовки и опыта, наличия особой диагностической техники.

   Выделенные три типа зданий — гражданские (жилые, общественные), производственные и специальные заглубленные — позволяют рассмотреть специфичность их технического обслуживания и ремонта применительно к их конструктивным особенностям. Эффективная эксплуатация зданий, т. е. постоянный квалифицированный уход за ними, периодическая оценка их технического состояния (диагностика повреждений) и предупреждение начала развития повреждений, своевременное проведение профилактического и восстановительного ремонтов возможны только при знании конструкций сооружения, особенностей его устройства и работы, эксплуатационных требований и степени их фактического удовлетворения, умении выявить уязвимые места, с которых возможно начало развития повреждений, и др. Именно поэтому работники эксплуатационной службы должны тщательно изучать проект здания; если же оно строится, то в ходе строительства они контролируют качество выполнения всех работ, изучают полученные от строителей исполнительные чертежи и инструкцию по эксплуатации здания, ведут на каждом сооружении паспорт, журнал учета технического состоянии (ЖТС) и другие документы, необходимые B процессе  эксплуатации  зданий  и сооружений.

   Несмотря  на большие отличия зданий различного назначения, обусловленные происходящими в них процессами, все они состоят из ограниченного числа конструктивных элементов, выполняющих в любых сооружениях одни и те же функции. Это основания, фундаменты, стены или каркас, крыша или покрытие, перекрытия, перегородки, лестницы, а также наружные элементы - входные площадки, балконы, световые галереи или приямки у окон подвалов и др. Конструктивные схемы зданий различного назначения также являются общими: одно-, двух-, трех- и многопролетные. Однако их конкретное конструктивное осуществление может быть отличным в гражданских и производственных зданиях, что вызывается их размерами в плане и по высоте, нагрузками и др.

   Сочетание основных несущих элементов фундаментов, стен, опор, ригелей, перекрытий и покрытий можно свести в четыре   основных конструктивных схемы   (рис.   2): с продольными несущими стенами; с поперечными несущими стенами или смешанная - с продольными и поперечными стенами; с полным каркасом - каркасная; с неполным каркасом.

   В конструктивной схеме с продольными несущими стенами нагрузки от крыши и перекрытий на фундаменты и основания передают продольные стены. Они являются определяющими конструктивными элементами в обеспечении устойчивости здания, которая дополняется жесткостью и надежной связью с их перекрытиями, при заанкеривании перекрытий в стены, а также связью продольных стен с лестничными клетками, с внутренними связевыми стенами. Толщина и свободная длина стен определяются расчетом прочности, устойчивости и теплозащитных качеств. Число продольных стен может быть от двух до четырех и более в зависимости от назначения и планировки здания. Стены могут быть кирпичными, блочными, крупнопанельными, причем высота зданий с таким остовом не должна превышать девяти этажей.

   При конструктивной схеме здания с поперечными несущими стенами пространственную жесткость и нагрузки от вышележащих частей на фундамент и основание передают поперечные внутренние стены, усиленные в случае необходимости увеличения жесткости и устойчивости перекрытиями, лестничными клетками, наружными продольными стенами. Главное преимущество такой схемы в том, что внутренние несущие стены, в отличие от наружных, не должны обладать теплозащитными качествами и поэтому могут быть возведены из высокопрочного материала, например железобетона, при малом его расходе. При этом продольные наружные стены как ненесущие могут быть выполнены только для обеспечения теплозащиты, т. е. из малопрочного теплоизоляционного материала, что также весьма целесообразно. При такой схеме лишь торцевые стены выполняют несущие и ограждающие функции. Схема с поперечными несущими стенами принимается при проектировании как малоэтажных, так и зданий повышенной этажности. Чем больше этажность, тем меньше должен быть шаг поперечных стен,  придающих устойчивость всему зданию.

   На  практике часто осуществляется смешанная конструктивная схема, в которой несущими являются как продольные, так и поперечные стены.

   Каркасная схема (рис. 2, в) представляет собой систему, состоящую из фундаментов, колонн, горизонтальных элементов — ригелей, балок, перекрытий и связей жесткости. Пространственная жесткость здания с такой схемой определяется либо жесткой связью вертикальных и горизонтальных элементов, либо установкой специальных элементов связи, воспринимающих горизонтальные нагрузки, действующие на здание.

   Рисунок 2. Конструктивные схемы  зданий

   а — с  продольными  несущими   стенами;  б — с  поперечными    несущими    стенами;    в — с общим каркасом; г — с внутренним несущим каркасом

  Главное преимущество каркасной схемы состоит  в том, что каркас воспринимает все виды нагрузок, а стены выполняют лишь функции ограждения, что позволяет рационально использовать для них наиболее эффективные строительные материалы: для каркаса — металл или железобетон, для стен — материалы с высокими теплозащитными качествами, например легкий бетон, слоистые конструкции.

   Каркасная схема широко применяется в производственных зданиях с большими пролетами  и значительными крановыми нагрузками. Здания повышенной этажности жилого и служебного назначения также возводятся каркасными; их конструктивные элементы могут быть полностью унифицированы, что обеспечивает высокую индустриальность их возведения. В зданиях с каркасной схемой можно легко менять внутреннюю планировку путем перестановки перегородок, что намного продлевает моральную долговечность таких зданий.

   Широко  применяется также схема с неполным или внутренним каркасом (рис. 2, г), который представляет собой систему, состоящую из фундаментов, продольных наружных стен, одного или нескольких продольных рядов внутренних колонн, связанных ригелями, перекрытиями и покрытием. Пространственная жесткость и устойчивость такой схемы обеспечивается жесткой связью колонн с фундаментами, поперечными стенами связи, лестничными клетками, перекрытиями и покрытием.

   В зданиях с неполным или внутренним каркасом планировка в значительной мере может быть достигнута посредством легких перегородок, которые при необходимости могут быть переставлены соответственно новому назначению здания, т. е. здания с такой схемой модернизируются с меньшими затратами, чем здания с несущими продольными и поперечными стенами.     

   Конструктивные  схемы и типы несущих конструкций  заглубленных сооружений приведены на рис.  3.

   Рисунок 3. Конструктивные схемы  заглубленных сооружений (а) и их конструкции; сборные (б), сборно-монолитные (в) и монолитные (г);

   1 – наружная гидроизоляция

  При проектировании зданий, в частности  при выборе их несущей конструктивной схемы, исследуют все факторы, характеризующие строительство объекта: назначение и размеры здания в плане и по высоте, возможности производственной базы,   климатические,   гидрогеологические   и   другие   (в    том числе и долговечность) факторы, а также возможности модернизации при изменении технологического процесса.

   Общим требованием к упомянутым трем типам  зданий и сооружений при использовании любой из указанных выше несущих конструктивных схем является максимальное внедрение заводских методов домостроения. Каждая из таких схем допускает высокую степень индустриальности и может быть полностью реализована при строительстве любого из трех типов сооружений. Строительство по индивидуальным проектам ведется только в порядке исключения. 
 
 
 
 

2.  Характерные дефекты наружных стен крупнопанельных зданий и причины их возникновения

  Стены являются ограждающей и в большинстве случаев несущей конструкцией. Как ограждения стены защищают внутренний объем здания от влияния внешней среды, а как несущие конструкции — воспринимают нагрузки от собственной массы, перекрытий, крыши, балконов и т. д. Внутренние стены не только несут определенные нагрузки, но и разделяют помещения, т. е. представляют собой звукоизоляционные и противопожарные барьеры.

  Основной  задачей технической эксплуатации стен является сохранение на протяжении всего срока службы их несущей способности и защитных свойств как ограждающей конструкции, предохранение от увлажнения атмосферными осадками и в результате протекающих в помещениях функциональных процессов.

  Эксплуатация заключается в систематических осмотрах, выявлении сырых мест, потеков и высолов, обнаружении трещин  и других дефектов.

  Причины дефектов стен кроются в просчетах проектирования, низком качестве примененных материалов, нарушении правил производства работ, плохой эксплуатации.

  К причинам разрушения кладки относятся повреждения, связанные с неправильной оценкой грунтов оснований и повреждения, возникающие при пристройках и строительстве соседних зданий, разработке поблизости котлованов и траншей, неверно выполненной вертикальной планировке, повреждения водопроводных и канализационных сетей.

  Нарушение стабильности кладки при пристройке или возведении смежных зданий вызвано явлением добавочной подгрузки основания под существующими фундаментами новой массой, под действием которой происходит дальнейшее обжатие грунтов. Возможно также выдавливание грунта из-под фундамента, если рядом отрыты котлованы или траншеи. В результате этого процесса происходит просадка основания и возникают деформации типа показанных на рис.4.

  Неисправности подземных коммуникаций, поливочного водопровода, вертикальная планировка, выполненная с уклоном к зданию, могут привести к серьезным повреждениям   стен,   если   к   фундаментам поступает вода, тем более под напором. Происходит размыв грунта оснований и, как следствие, просадка зданий. Подобное явление возникает и при длительных протечках внутренних коммуникаций дома, особенно в зоне вечной мерзлоты. Под действием воды вечномерзлый грунт оттаивает и полностью теряет несущую способность. Протечки наружных и внутренних коммуникаций недопустимы и при основаниях, сложенных из лёссовидных грунтов, которые также теряют прочность при намокании.

  Рисунок 4. Деформация кирпичных  стен:

  а – в местах примыкания внутренних стен к наружной; б – при перегрузке простенка

  Конструктивные  трещины в кирпичных стенах   являются   следствием перенапряжения отдельных участков, возникших по разным причинам. Одна из них — неодинаковая сжимаемость по-разному нагруженных стен. Величина усадки несущей кладки, воспринимающей нагрузки перекрытий или несущей только собственный вес, существенно отлична. Разница составляет 1/1000 высоты стены, поэтому в местах сопряжения продольных и поперечных стен могут появляться трещины, когда скалывающие усилия достигнут предельных значений. Отделяя одну стену от другой, эти трещины пролегают вертикально при слабой перевязке кладки в сопряжении или наклонно, если связь между стенами прочна (рис.4, а). В результате нарушается прочность стенового остова здания, снижается устойчивость отделившихся участков, особенно при плохой связи с перекрытиями.

  Появление дефектов, схожих с описываемыми, возможно, когда наружные и внутренние стены выложены из камней различных размеров. Основная осадка стен вызвана обжатием растворных швов, а в кладке из камней, имеющих полуторную или двойную толщину кирпича, таких швов значительно меньше, чем в кирпичной. Под действием нагрузки наружная стена из камней сжимается в меньшей степени, чем внутренняя из кирпича, и между ними появляются трещины.

  Подобное  явление наблюдают и в кирпичных стенах, облицованных декоративным камнем или плитами. Меньшее количество швов и связанная с этим повышенная жесткость облицовочного слоя приводят к его перегрузке при усадке. Под действием этих сил происходит внутреннее расслоение кладки, прослеживаемое в поперечном сечении стены. Сначала трещины образуются в элементах, связывающих облицовку с кладкой: тычковых рядах камней или закладных наплывах декоративных плит. На следующем этапе появляются сколы на кромках их примыкания к смежному ряду и, наконец, отслоение наружного слоя.