Каталог: Проектирование / Конструктивные решения / Усиление несущих стен Назад в оглавление

Опубликованные научно-технические статьи ООО "ЦЭиПСК"

Общее количество статей: 121

Усиление несущих стен

Уникальный номер статьи: 61; дата публикации: 13 июня 2016 г. 20:58

Информация предназначена для создания общей картины процесса обследования и усиления несущих строительных конструкций.

ВВЕДЕНИЕ

В отчёте представлены результаты инженерно-технического обследования строительных конструкций противопожарных стен по осям 7 и 17 в/о А-Ж (обозначение координационных осей принято в соответствии с исходной проектной документацией, а также приведено в Приложении 3) цехов производственного предприятия по изготовлению и переработке

Работы по обследованию были инициированы службой эксплуатации зданий предприятия в связи с выявлением значительного количества видимых повреждений кирпичной кладки указанных стен в виде трещин.

Период проведения работ: ноябрь-декабрь 2015 г.

Целями работы являются оценка категории технического состояния обследуемых конструкций, выдача заключения о причинах возникновения выявленных дефектов и повреждений; разработка рекомендаций по дальнейшей безаварийной эксплуатации противопожарных стен здания.

В соответствии с целями инженерно-технического обследования были определены перечень задач и необходимые этапы работ:

  • изучение исходной технической документации, переданной Заказчиком;
  • визуальное обследование конструкций;
  • составление общей характеристики здания;
  • детальное обследование конструкций с целью обнаружения, фиксации и описания дефектов и повреждений, влияющих на их эксплуатационное состояние;
  • анализ причин возникновения выявленных дефектов и повреждений обследуемых конструкций;
  • оценка категории технического состояния обследуемых конструкций и составление заключения по результатам инженерно-технического обследования с выводами и рекомендациями.

Объём обследования и методика его выполнения приняты в соответствии с ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Общие требования», СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

При обследовании применялись приборы:

  1. механические измерители (рулетки и штангенциркули);
  2. лазерный дальномер Leica Disto classic 5;
  3. цифровая фотокамера (Sony Nex 5);
  4. измеритель прочности бетона, раствора и кирпича ультразвуковой УК 1401;
  5. тахеометр Sokkia CX-102 L (заводской № НН0148, свидетельство о поверке № 0160702 от 08.09.2015).

В Приложении 1 представлены ведомость дефектов и повреждений.

В Приложении 2 представлена фотофиксация конструкций, дефектов и повреждений.

В Приложении 3 представлены графические материалы: карта обследования, схемы расположения обследуемых конструкций.

Отчет представлен на 108 страницах.


  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ

В соответствии с предоставленной Заказчиком технической документацией период возведения здания – 2007-2008 гг. На момент проведения обследования противопожарных стен здание эксплуатируется по назначению.

Здание – одноэтажное, прямоугольное в плане и имеет габаритные размеры 156 000 х 183 000 мм. Цеха расположены «под одной крышей» и разделены на пожарные отсеки противопожарными стенами из силикатного кирпича, выходящими на кровлю. Административно-бытовой комплекс – встроенный.

Подвальные помещения отсутствуют.

Высота от чистого пола первого этажа до низа стропильных конструкций переменная – от 6 180 до 8 800 мм.

Окружающая территория огорожена и заасфальтировано.

Конструктивная система здания – стальной связевой каркас. Несущие конструкции каркаса – колонны, стропильные и подстропильные фермы различного пролета, шарнирно сопряженные с колоннами, система вертикальных и горизонтальных связей.

Пространственная жесткость конструкций здания обеспечена системой жесткого диска покрытия из профилированного настила, вертикальных и горизонтальных связей.

Фундаменты здания – монолитные железобетонные; столбчатого типа – под стальные колонны и ленточные – под кирпичные стены. Глубина заложения фундаментов в соответствии с проектной документацией, составляет -3,300 м от уровня чистого пола первого этажа, что соответствует отм. +11,700 в Балтийской системе высот.

        Под полы первого этажа выполнена насыпь, мощность которой составляет от 1,7 до 2,0 м.

        Противопожарные стены опираются как на ленточные, так и на столбчатые фундаменты в местах установки стальных колонн здания (см. л. 1-5 Приложения 3).

Здание отапливаемое, обеспечено холодным и горячим водоснабжением, электроснабжением.

Эксплуатационная среда в здании по степени агрессивного воздействия на материалы строительных конструкций в соответствии со СП 28.13330.2012 является неагрессивной.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ

  1. Фундаменты противопожарных стен

Фундаменты обследуемых противопожарных стен – комбинированного типа: в промежутке между местами расположения стальных колонн каркаса, стены опираются на монолитные железобетонные ленты, в зонах установки стальных колонн и вертикальных связей – на обрезы монолитных столбчатых фундаментов (см. л. 4,5 Приложения 3).

В ходе выполнения обследовательских работ была изучена и проанализирована представленная исходная проектная документация в части устройства фундаментов.

В соответствии с этой документацией при проектировании фундаментов учитывались следующие виды нагрузок:

- собственный вес конструкций;

- нагрузки от покрытия здания;

- снеговые нагрузки на здание;

- нагрузки от подвешенного инженерного оборудования к конструкциям стропильных ферм;

- нагрузки от инженерного оборудования, расположенного на покрытии здания.

При этом, как видно из анализа результатов расчета фундаментов под обследуемыми стенами, выполненного на этапе проектирования здания, имеет место неравномерное нагружение и осадка разнотипных фундаментов (ленточных и столбчатых), одновременно служащих опорами стен.

По оси 7 осадки столбчатых фундаментов под стальными колоннами составляют:

- для ФМ 10 по оси В – 61 мм;

- для ФМ 12 по оси Г – 48 мм;

- для ФМ 14 по осям Г-2, Д-2 – нет данных;

- для ФМ 19 по оси А-2 - нет данных;

- для ФМ 19А по оси Д – 53 мм;

- для промежуточных фундаментов ФМ 15 - нет данных;

Осадка ленточного фундамента под противопожарную стену ФлМ 2  осадка составляет 4 мм

Наибольшая разность в осадках ленточного и столбчатого фундаментов составляет 57 мм.

        По оси 17 осадки столбчатых фундаментов под стальными колоннами составляют:

- для ФМ 8 по осям В, Д - нет данных;

- для ФМ 13 по оси Г – 50 мм;

- для ФМ 16 по оси Б-1 – нет данных;

- для ФМ 17 по оси А-2 – 48 мм;

- для ФМ 27 по оси Е – 58 мм;

- для ФМ 28 по оси В/2 – нет данных;

- для ФМ 28/1 по оси Д/2 – нет данных;

- для промежуточных фундаментов ФМ 15 - нет данных;

Осадка ленточного фундамента под противопожарную стену ФлМ1 составляет 4 мм.

Наибольшая разность в осадках ленточного и столбчатого фундаментов для стены по оси 17 составляет 54 мм.

Приведенные величины разности осадок фундаментов по длине обследуемых стен, являясь фактически проектной недоработкой, послужили наиболее вероятной причиной появления повреждений кладки в виде трещин, описанных в разделе 2.2. настоящего заключения и в Приложениях 1, 2, 3.

Важно, что указанные величины осадок были получены без учета влияния на фундаменты и основания под ними ряда нагрузок (см. п.4,5,6 л.17,18 Приложение 5), а именно:

- нагрузки от конструкции полов первого этажа;

- нагрузки от подвижного состава;

- нагрузки от насыпи;

- нагрузки от технологического оборудования на полу первого этажа;

- нагрузки от складируемых материалов на полы первого этажа.

С учетом фактического расположения путей движения транспорта, технологического оборудования и складируемой продукции вблизи обследуемых стен (в особенности вдоль оси 17 – см. л. Приложения 3) пренебрежение в проектных расчетах влиянием указанных видов нагрузок на напряженное состояние и величины осадок фундаментов является некорректным и приводит к недооценке фактической величины неравномерных осадочных деформаций. Указанное обстоятельство усилило негативное влияние неравномерной осадки фундаментов, как основной причины возникновения повреждений противопожарных стен, описанных в разделе 2.2 настоящего Заключения.  

В целях выявления конструктивных особенностей фундаментов (сопоставления с данными, содержащимися в исходной проектной документации), выявления технического состояния фундаментов в зонах повреждений противопожарных стен и уточнения параметров и причин появления этих повреждений было выполнено вскрытие шурфов (см. л. 1-5 Приложения 3, фото № 55,56, 59-62 Приложения 2). Места расположения вскрытий определялись на основании анализа выявленных повреждений противопожарных стен (см. п. 2.2. настоящего Технического заключения) в сечениях сопряжения ленточных и столбчатых фундаментов.

В результате вскрытий подтверждено соответствие фактических конструктивных особенностей фундаментов проектным решениям; повреждения, связанные с нарушением целостности конструкций фундаментов не выявлены. Отсутствие трещин в фундаментах обусловлено большей величиной деформаций железобетона до возникновения трещин по сравнению с кирпичной кладкой, а также податливостью узлов сопряжений ленточного и столбчатого фундаментов.

Вывод: система разнотипных фундаментов, на которую опираются обследуемые противопожарные стены претерпела неравномерные по длине осадки, что явилось результатом некорректных проектных решений, привело к образованию значительных растягивающих нормальных и касательных напряжений в кладке противопожарных стен и возникновению в них значительных повреждений в виде трещин.

В результате обследования выявленные дефекты фундаментов следует отнести к категории Б, а их техническое состояние – ограниченно-работоспособным.

  1. Противопожарные стены

Обследуемые противопожарные стены толщиной 250 мм из увеличенного силикатного кирпича на цементном растворе расположены вдоль осей 7, 17. Стены выполнены на всю ширину здания без температурно-осадочных швов. Для обеспечения устойчивости стен из плоскости предусмотрены пилястры с шагом 3750 с уменьшением шага в зонах проемов сечением 380 х 510 мм м выступами за плоскость стены по 130мм в обе стороны.

Высота стен – 11 м согласно предоставленной документации раздела АР, а также в соответствии с выполненными в ходе обследования контрольными обмерами. Обследуемые стены – самонесущие, делят здание на пожарные отсеки и пересекают конструкции кровли в соответствии с требованиями, предъявляемыми к противопожарным стенам.

В результате обследования выявлены и описаны следующие повреждения конструкций противопожарных стен вдоль осей 7, 17:

- близкие к вертикальным преимущественно сквозные трещины раскрытием от 1 до 10 мм в кирпичной кладке. Расположение трещин преимущественно соответствует сечению на границе ленточных и столбчатых фундаментов (см. материалы Приложений).

- сверхнормативные отклонения участков стен от вертикали с наибольшим значением 109 мм (см. л. 4,5 Приложения 3).

При проведении работ по обследованию трещинам присвоены номера в соответствии с л. 1,2,3,4,5 Приложения 3

Трещины № 1, 2, 3, 4, 6, 10, 11 по оси 17 и трещины № 18, 21, 22, 23 по оси 7 (см. Приложение 1, 2, 3) расположены вблизи основных металлических колонн каркаса, имеющих общий фундамент с кирпичной стеной.

        Трещины № 19, 20, 21 в стене по оси 7 расположены вблизи примыкающих стен в/о В-Г/3-7, данные стены перевязаны с противопожарной стеной, при этом перевязка ленточных фундаментов не выполнена.

        Дополнительно зафиксированы трещины в несущей кирпичной стене административно бытового комплекса по оси А1 в/о 7-17, они находятся вблизи расположения основных металлических колонн каркаса здания.

        Характер развития трещин свидетельствует о развитии неравномерных осадок разнотипных фундаментов, как о причине их возникновения.

Все трещины прорезают кирпичную кладку на всю высоту стены, от обреза фундамента до верха парапета. Ширина раскрытия трещин от 1 до 10 мм.

        Отклонения стен от вертикали замерялись тахеометром Sokkia CX-102 L на отметке +9,775, максимальная величина отклонения составила 109 мм на пересечении осей Г2/17. Схема отклонений изображена в Приложении № 3, л.4,5. Отклонения от вертикали складываются из возможных отклонений, допущенных при возведении стены, а также от произошедших деформаций основания.

        По результатам выполненного шурфования установлено, что трещины имеют наклон под 45 от уровня обреза фундамента в сечении сопряжения ленточного и столбчатого фундаментов. Под таким углом трещина продолжается до пилястр (элемент повышенной жесткости и прочности), после чего меняет направление и развивается вертикально вверх.

        Вывод: в обследуемых противопожарных стенах выявлены дефекты и повреждения в виде сквозных вертикальных трещин, отклонений от вертикали, деформаций в плоскости и из плоскости стены.

        Наиболее вероятной причиной возникновения данных повреждений противопожарных стен являются неравномерные по длине осадки разнотипных фундаментов. Стоит отметить, что в ходе эксплуатации здания происходит неравномерный нагрев обследуемых конструкций стен из-за различного температурного режима в разделяемых стенами цехах.

В результате обследования выявленные дефекты противопожарных стен следует отнести к категории Б, а их техническое состояние – ограниченно-работоспособным.

  1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проведения обследования было установлено:

Конструктивная система здания – каркасная. Пространственная жесткость здания обеспечивается жестким диском покрытия, вертикальными и горизонтальными связями. Сопряжение ферм покрытия с колоннами по фактической схеме работы – шарнирное, колонн с фундаментом – жесткое.

Противопожарные стены – самонесущие, опираются на ленточные фундаменты и на столбчатые фундаменты в местах расположения стальных колонн каркаса.

В обследуемых строительных конструкциях здания зафиксированы следующие основные дефекты и повреждения:

  • Неравномерные осадки фундаментов
  • Трещины в противопожарных стенах

Причиной появления трещин в противопожарных стенах явилась совокупность воздействующих факторов, таких как неравномерные осадки фундаментов и температурные воздействия. О неравномерных осадках свидетельствуют проектные данные о различных величинах осадок ленточных и столбчатых фундаментов и трещины под углом 45 развивающиеся от уровня обреза фундамента в сечении сопряжения ленточного и столбчатого фундаментов упирающиеся в пилястру и продолжающиеся вверх вдоль него.

  1. ВЫВОДЫ

В соответствии с обозначенными в разделе «Введение» настоящего отчета целями проведения данного инженерно-технического обследования и в результате анализа его результатов делаются следующие выводы:

  1. Техническое состояние фундаментов под противопожарные стены– ограничено-работоспособное.
  2.  Техническое состояние противопожарных стен – ограничено-работоспособное.

РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Разработать программу и производить в соответствии с ней наблюдение (мониторинг) за изменениями ширины раскрытия трещин, отклонениями стен от вертикали (в течение года), как в плоскости, так и из плоскости стен. Работы по наблюдению за развитием выявленных дефектов и повреждений выполнять силами специализированной организации.
  2. Разработать проектную документацию и выполнить в соответствии с ней мероприятия по раскреплению стены по оси 17 в/о Г-Д1 из на участке наибольшего смещения от вертикали, плоскости (например, устройство контрфорса).
  3. На основания результатов наблюдения за развитием деформаций принять решение:

-  об объёмах дополнительного усиления конструкций противопожарных стен (при необходимости) и способе ремонта (заделки) трещин в кирпичной кладке.

- о возможных ограничениях величин нагрузок от складируемых материалов (бумажных бухт) вблизи противопожарных стен.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры: СП 52-101-2003. – М., 2004.
  2. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия, М.,2011.
  3. СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции.
  4. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции М. 2012
  5. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Общие требования».
  6. Гроздов В.Т. Техническое обследование строительных конструкций зданий и сооружений. С-Пб.: 1998.
  7. Гроздов В. Т. Признаки аварийного состояния зданий и сооружений. С-Пб.: 1999.
  8. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.
  9. Платонов С.А., Никитин В.М. и др. Схемы операционного контроля качества строительных, ремонтно-строительных и монтажных работ / С.А. Платонов, В.М. Никитин, И.В. Баун, А.Е. Демешко, И.Н. Макеев, Д.А. Малинский, В.А. Шинкевич. – СПб. – 231с.
  10. Никитин В.М., Шинкевич В.А. Руководство по контролю качества строительно-монтажных работ / В.М. Никитин, В.А. Шинкевич, С.А. Платонов, В.А. Селькин, Д.А. Малинский. – СПб. – 651с.

Консультации технического отдела
+7-903-095-09-10 (Евгений)
Звоните в технический отдел в удобное для Вас время
gip@gip.su