Центральный научно-исследовательский и
проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений
(ЦНИИПромзданий) ГОССТРОЯ СССР
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ НАДЕЖНОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ВНЕШНИМ
ПРИЗНАКАМ
Главный
инженер института В.В.
Гранев
Зав.
отделом инженерных сооружений В.Т.
Ильин
Зав.
сектором унификации и типизации
инженерных
сооружений А.М.
Туголуков
Руководитель
темы А.Н.
Добромыслов
Москва
1989
Изложена методика для быстрой оценки надежности
стальных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций на основе имеющихся
в них повреждений и дефектов, а также оценка состояния здания или сооружения по
состоянию отдельных конструкций.
Для сложных инженерных сооружений: резервуаров,
силосов, конвейерных галерей, дымовых труб, эстакад под трубопроводы, мостов и
др. приведены самостоятельные таблицы для оценки их надежности.
Дана методика по прогнозированию вероятности аварий
зданий и сооружений по показателям проекта, строительства и эксплуатации.
Рекомендации предназначены для работников служб,
занимающихся эксплуатацией зданий и сооружений, инженеров-проектировщиков,
разрабатывающих новые проекты или осуществляющих авторский надзор за
строительством.
ПРЕДИСЛОВИЕ
При эксплуатации зданий и сооружений широко
применяются для оценки технического состояния конструкций визуальные
обследования. В связи с этим возникает необходимость в установлении надежности
обследуемых конструкций по внешним признакам повреждений.
Как показали наблюдения, в процессе эксплуатации
конструкций происходит циклическое изменение их надежности, что связывается с
изменчивостью величин нагрузок и изменением несущей способности вследствие
различных повреждений.
При достижении конструкций определенного уровня
надежности в ней будут наблюдаться необратимые повреждения: трещины, потеря
устойчивости сжатых элементов, пластические деформации, коррозионные
повреждения и т.п. Учет влияния этих повреждений на надежность конструкции
зданий и сооружений обобщен в настоящей работе.
Для удобства оценки надежности составлены подробные
таблицы для различных видов конструкций, а также отдельных инженерных
сооружений. Своевременная оценка технического состояния конструкций и
сооружений позволит вовремя провести их ремонт и усиление и тем самым
обеспечить их надежность при эксплуатации.
Не менее важным вопросом является экспертиза проекта
здания или сооружения на предрасположенность к аварии. Выявление таких объектов
по предлагаемой в рекомендациях методике позволит эксперту или автору проекта
критически подойти к оценке их надежности и принять в случае необходимости
дополнительные мероприятия по контролю качества, что в итоге будет
способствовать повышению надежности.
Настоящие рекомендации разработаны к.т.н.
Добромысловым А.Н. при участии инж. Осиповой Л.И. на основании исследований,
выполненных в ЦНИИпромзданий.
1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для
приближения оценки надежности эксплуатируемых строительных конструкций и
надежности зданий и инженерных сооружений. По результатам этих оценок
устанавливается пригодность конструкций зданий и инженерных сооружений для
эксплуатации, сроки ремонтов, а также необходимость применения более точных
методов установления надежности конструкций.
1.2. Оценка надежности строительных конструкций при
эксплуатации производится на основе, имеющихся в них повреждений,
устанавливаемых на основе визуальных обследований.
1.3. Оценка вероятности аварий зданий и сооружений и
их надежность осуществляется по методике экспертных оценок.
1.4. Под надежностью строительных конструкций
понимается сохранение во времени, установленной нормами или проектом несущей
способности, долговечности и вероятности отказа, характеризующих способность
конструкции выполнять требуемые функции в заданных условиях применения.
2. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ПО ИХ ПОВРЕЖДЕНИЯМ
2.1. Повреждения в конструкции разделяются в
зависимости от причин их возникновения на две группы: от силовых воздействий и
от воздействия внешней среды. Последняя группа повреждений снижает не только
прочность конструкции, но и уменьшает ее долговечность. Основные виды
повреждений стальных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций
приведены на рис. 1 - 28 приложения 4.1.
2.2. В зависимости от имеющейся поврежденности и
надежности, техническое состояние конструкций разделяется на 5 категорий:
нормальное, удовлетворительное, не совсем удовлетворительное,
неудовлетворительное, аварийное.
2.3. Влияние повреждений на надежность конструкций
оценивается посредством уменьшения общего нормируемого коэффициента надежности
(запаса) go = gm·gc·gf·gn конструкций в
процессе эксплуатации, где gm - коэффициент надежности по материалу, gc - коэффициент
условий работы, gf - коэффициент
надежности по нагрузке, gn - коэффициент
надежности по назначению.
Относительная надежность конструкции при
эксплуатации J = g/go и
поврежденность конструкции e = 1 - J, где g -
фактический коэффициент надежности конструкции с учетом имеющихся повреждений.
Значения J и e,
а также приближенная стоимость С ремонта по восстановлению
первоначального качества в процентах по отношению к первоначальной стоимости
для различных категорий технического состояния конструкций приведены в табл. 1.
2.4. Оценка технического состояния стальных,
железобетонных, каменных и деревянных конструкций, на основе имеющихся в них
повреждений, приведена в таблицах 2 - 5. При этом оценка надежности
конструкций должна проводиться по максимальному повреждению на длине
конструкции. Для оценки категории состояния конструкции необходимо наличие хотя
бы одного признака, приведенного в графах 2, 3 таблиц.
2.5. Общая оценка поврежденности здания и сооружения
производится по формуле
(2.1)
где
e1,
e2,
…, ei - средняя величина повреждений
отдельных видов конструкций, a1,
a2,
…, ai - коэффициенты значимости отдельных
видов конструкций.
Таблица
1
Категории технического состояния
Категория технического
состояния | Описание
технического состояния | J = g/go | e = 1 -
J | С, % |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | Нормальное
состояние. Отсутствуют
видимые повреждения,
свидетельствующие о снижении несущей способности. Необходимости в ремонтных
работах нет. | 1 | 0 | 0 |
2 | Удовлетворительное
состояние. Незначительное снижение несущей способности и долговечности
конструкций. Требуется устройство антикоррозионного покрытия, затирка трещин
и т.п. | 0,95 | 0,05 | 0 -
11 |
3 | Не
совсем удовлетворительное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют
о снижении несущей способности конструкции. Требуется текущий ремонт. | 0,85 | 0,15 | 12 -
36 |
4 | Неудовлетворительное
состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности к
эксплуатации конструкции. Требуется капитальный ремонт с усилением
конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение нагрузок. | 0,75 | 0,25 | 37 -
90 |
5 | Аварийное
состояние. Требуется немедленная разгрузка конструкции и устройство временных
креплений, замена аварийных конструкций. | 0,65 | 0,35 | 91 -
120 |
Коэффициенты значимости конструкций устанавливаются
на основе экспертных оценок, учитывающих социально-экономические последствия
разрушения отдельных видов конструкций, влияния возможного разрушения
рассматриваемой конструкции на обрушение других конструкций, характера
разрушения (разрушение с предварительным оповещением посредством развития
пластических деформаций или мгновенное хрупкое разрушение).
Относительная оценка надежности здания или
сооружения производится по формуле
J
= 1 - e (2.2)
2.6. Общая оценка надежности и технического состояния
различных инженерных сооружений в зависимости от имеющихся у них характерных
повреждений
с учетом значимости отдельных видов конструкций:
стальных и железобетонных резервуаров, тоннелей и каналов, эстакад под
технологические трубопроводы, конвейерных галерей, силосов и бункеров, дымовых
труб, градирен, мостов производится по табл. 6 - 14.
Таблица 2
Оценка состояния стальных конструкций по
внешним признакам
Категория состояния
конструкции | Признаки
силовых воздействий на конструкцию | Признаки
воздействия внешней среды на конструкцию |
1 | 2 | 3 |
1 | Нет | Нет |
2 | Нет | Местами
разрушено антикоррозионное покрытие. На отдельных участках коррозия
отдельными пятнами с поражением до 5 % сечения. Местные погнутости от ударов
транспортных средств и другие повреждения, приводящие к ослаблению сечения до
5 % |
3 | Прогибы
изгибаемых элементов превышают 1/150 пролета | Пластинчатая
ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15 %. Местные
погнутости от ударов транспортных средств и другие механические повреждения,
приводящие к ослаблению сечения до 15 %. Погнутость узловых фасонок ферм. |
4 | Прогибы
изгибаемых элементов более 1/75 пролета. Потеря местной устойчивости
конструкций (выпучивание стенок и поясов балок и колонн). Срез отельных
болтов или заклепок в многоболтовых соединениях. | Коррозия
с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25 %. Трещины в сварных
швах или в околошовной зоне. Механические повреждения, приводящие к
ослаблению сечения до 25 %. Отклонения ферм от вертикальной плоскости более
15 мм. Расстройство узловых соединений от проворачивания болтов или заклепок. |
5 | Прогибы
изгибаемых элементов более 1/50 пролета. Потеря общей устойчивости балок или
сжатых элементов. Разрыв отдельных растянутых элементов ферм. Наличие трещин
в основном материале элементов. | Коррозия
с уменьшением расчетного сечения и несущих элементов более 25 %. Расстройство
стыков со взаимным смещением опор. |
Таблица 3
Оценка состояния железобетонных
конструкций по внешним признакам
Категория состояния конструкции | Признаки силовых воздействий на
конструкцию | Признаки воздействия внешней среды на
конструкцию |
1 | 2 | 3 |
1 | Волосяные
трещины (до 0,1 мм) | Имеются
отдельные раковины, выбоины. |
2 | Трещины
в растянутой зоне бетона не превышают 0,3 мм | На
отдельных участках с малой величиной защитного слоя проступают следы коррозии
распределительной арматуры или хомутов. Шелушение ребер конструкций. На
поверхности бетона мокрые или масляные пятна |
3 | Трещины
в растянутой зоне бетона до 0,5 мм. | Продольные
трещины в бетоне вдоль арматурных стержней от коррозии арматуры. Коррозия
арматуры до 10 % площади стержней. Бетон в растянутой зоне на глубине
защитного слоя между стержнями арматуры легко крошится. Снижение
прочности бетона до 20 %. |
4 | Ширина
раскрытия нормальных трещин в балках не более 1 мм и протяженность трещин
более 3/4 высоты балки. Сквозные нормальные трещины в колоннах не более 0,5
мм. Прогибы
изгибаемых элементов более 1/75 пролета. | Отслоение
защитного слоя бетона и оголение арматуры. Коррозия арматуры до 15 %.
Снижение прочности бетона до 30 %. |
5 | Ширина
раскрытия нормальных трещин в балках более 1 мм при протяженности трещин
более 3/4 их высоты. Косые трещины, пересекающие опорную зону и зону
анкеровки растянутой арматуры балок. Сквозные наклонные трещины в сжатых
элементах. Хлопающие трещины в конструкциях, испытывающих знакопеременные
воздействия. Выпучивание арматуры в сжатой зоне колонн
и балок. Разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне, разрыв
хомутов в зоне наклонной трещины. Раздробление бетона в сжатой зоне. Прогибы
изгибаемых элементов более 1/50 пролета при наличии трещин в растянутой зоне
более 0,5 мм. | Оголение
всего диаметра арматуры. Коррозия арматуры более 15 % сечения. Снижение
прочности бетона более 30 %. Расстройство стыков. |
Таблица 4
Оценка состояния каменных конструкций по
внешним признакам
Категория состояния конструкции | Признаки силовых воздействий на
конструкцию | Признаки воздействия внешней среды на
конструкцию |
1 | 2 | 3 |
1 | Трещины
в отдельных кирпичах, не пересекающие растворные швы. | |
2 | Волосные
трещины, пересекающие не более двух рядов кладки (длиной 15 - 18 см). | |
3 | Волосные
трещины, при пересечении не более четырех рядов кладки при числе трещин не
более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка. Вертикальные
и косые трещины (независимо от величины раскрытия), пересекающие не более
двух рядов кладки. | Размораживание
и выветривание кладки, отслоение облицовки на глубину до 15 % толщин. |
4 | Вертикальные
и косые трещины в несущих стенах на высоту не более четырех рядов кладки.
Образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами,
разрывы или выдергивания отдельных стальных связей и анкеров крепления стен к
колоннам и перекрытиям. Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2
см под опорами ферм, балок и перемычек в виде трещин и лещадок; вертикальные
трещины по концам опор, пересекающие не более двух рядов кладки. | Размораживание
и выветривание кладки, отслоение облицовки за глубину до 25 % толщины.
Наклоны и выпучивание стен и фундаментов в пределах этажа не более чем на 1/6
их толщины. Смещение плит перекрытий на опорах не более 1/5 глубины заделки,
но не более 2 см. |
5 | Вертикальные
и косые трещины в несущих стенах и столбах на высоту более четырех рядов
кладки. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пересечения, разрывы
или выдергивания стальных связей и анкеров, крепящих стены к колоннам и
перекрытиям. Повреждение кладки под опорами ферм, балок и перемычек в
виде трещин, раздробления камня или смещения рядов кладки по горизонтальным
швам на глубину более 2 см; образование вертикальных или косых трещин,
пересекающих более двух рядов кладки. | Размораживание
и выветривание кладки на глубину до 40 % толщины. Наклоны и выпучивание стен
в пределах этажа на 1/3 их толщины и более смещение (сдвиг) стен, столбов и
фундаментов по горизонтальным швам. Смещение
плит перекрытий на опорах более 1/5 глубины заделки в стене. |
Таблица 5
Оценка состояния деревянных конструкций
по внешним признакам
Комментарии (0)
Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться