CC BY
455
МЧС России
Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и
чрезвычайных ситуаций»
Д.Т.Н, ПРОФЕССОР Шахраманьян М.А., К.Т.Н., доцент Нигметов Г.М., инженер Гайфуллин З.Г., инженер Бабусенко М.С.
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ И СЕРТИФИКАЦИИ ИНЖЕНЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Москва 2003
Официальный раздел
Официальный раздел
АННОТАЦИЯ
Методика разработана в целях реализации постановления Правительства РФ от 20.08.2002 г. № 619, в соответствии с которым на Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций» (далее — Федеральный центр) возложено создание технологий обеспечения инженерной безопасности (реальной устойчивости, сейсмостойкости и остаточного ресурса (долговечности) зданий, сооружений, технологических систем) и экспертиза этих технологий.
Методика может быть использована органами МЧС России, Госстроя, Госгортехнадзора и другими ведомствами, отвечающими за безопасность населения в случаях возможных катастрофических разрушений зданий и сооружений.
Методика определяет последовательность операций и способы анализа диагностической информации для определения инженерной безопасности и степени повреждения зданий (сооружений) с учетом влияния сейсмогеологических условий строительной площадки и возможных опасностей на находящихся на объекте людей. В методике не рассматривается влияние на инженерную безопасность технологических систем, обеспечивающих жизнедеятельность.
Актуальность методики подтверждается необходимостью своевременного диагностирования безопасности зданий и сооружения для предупреждения возможных катастрофических разрушений.
Случаи катастрофических обрушений зданий и сооружений при сильных землетрясениях в Турции, Греции, Тайване, Индии, а также случаи внезапных обрушений конструктивных элементов зданий в Израиле, городах Волгодонске, Санкт-Петербурге, Москве подтверждают актуальность данной методики.
Разработчики методики: д.т.н., профессор
Шахраманьян М.А., к.т.н., доцент Нигметов Г.М., инженер Гайфуллин З.Г., инженер Бабусенко М.С.
Апробация методики оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений была проведена в Российской Федерации, в республиках Турции, Греции и Германии.
Методика принята Госстроем России в рамках выполнения научно-технического отчета по договору № 16-02-69/01 от 10.08.2001 г.
Методика прошла экспертизу Межведомственного координационного научного совета по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (МВКНС) (протокол от 25 сентября 2002 г. № 3 (14)).
Методика аттестована Правительственной комиссией по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности (протокол от 25 февраля 2003 г. № 1).
1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИКИ
Методика предназначена для оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений на основе комплексного анализа их геометрических, физико-механических и динамических параметров, полученных с применением диагностического комплекса «Струна».
1.1. Термины и определения
Степень повреждения здания (сооружения) — величина, характеризующая утрату первоначальных тех-нико-эксплутационных качеств (прочности, устойчивости, надежности и т. д.) в результате воздействия природно-техногенных факторов.
Инженерный риск обрушения здания (сооружения)
— величина, зависящая от степени повреждения и характеризующая вероятность обрушения здания (сооружения) для рассматриваемого интервала времени, 1/год.
Инженерная безопасность здания (сооружения)
— величина, характеризующая способность здания (сооружения) противостоять возможному обрушению, опасному для жизни людей.
2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ
СЕРТИФИКАЦИИ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
2.1. Общие сведения по зданию
Цель: сбор и анализ исходной информации о здании (сооружении) и строительной площадке с учетом возможных внешних нагрузок.
Перечень выполняемых работ
2.1.1. Выполняется сбор информации об объекте. В качестве исходных материалов используется:
— проектно-эксплуатационная документация;
— карты сейсмического районирования;
— результаты изучения рельефа местности, геометрии здания и планировки квартала в прилегаю -щем районе;
— результаты визуального осмотра;
— результаты собеседования с персоналом, эксплуатирующим объект;
— прогнозы природных опасностей, планы населенных пунктов с возможными техногенными опасностями.
Определяются основные исходные данные для здания (сооружения) и площадки, которые сводятся в табл. 1.
2.1.2. Составляется ситуационная схема. На ситуационной схеме показываются: соседние объекты; особенности рельефа строительной площадки; подпорные стенки; овраги; реки; направления возможных воздействий опасностей; места подвода и прохождения коммуникаций.
2.1.3. Выполняется фотографирование. На фотографиях должны быть видны наиболее характерные особенности объекта с разных (сторон географичес-
Таблица 1
Исходные данные для здания (сооружения)
№ п/п Наименование Информация
1 Страна
2 Область, район
3 Город
4 Объект
5 Координаты
6 Адрес
7 Наличие проектно-конструкторской документации
8 Размеры здания
9 Этажность
10 Наличие подвала
11 Количество людей на объекте
12 Сейсмичность района
13 Наличие других опасностей
14 Год строительства объекта
15 Тип здания
16 Сведения о возможных катастрофических воздействиях
17 Сведения о реконструкциях и ремонтах
18 Наличие лифта
19 Тип отопления (газовое, электрическое)
20 Тип местности и площадки
21 Другие сведения
ких направлений).
2.1.4. Определяются координаты объекта, производится привязка ситуационной схемы к географическим направлениям.
Состав группы исполнителей: руководитель работ, операторы для выполнения измерительных и фотографических работ (1—2 чел.).
Оборудование: навигационные приборы — для координатной привязки объектов; тахеометр — для координатной привязки здания (сооружения) строительной площадки и создания ситуационной схемы; цифровой фотоаппарат — для фотографирования внешнего вида объекта; измерительные инструменты.
2.1.5. На основе результатов анализа исходной информации делаются выводы:
— о геометрических особенностях объекта (правильная или неправильная конфигурация, протяженность, высота, заглубленность и т.п.);
— об особенностях строительной площадки (ровная, наклонная, пересеченная, имеется подпорная стена, наличие рядом оврагов, ручьев и т.д.);
— о расположении соседних объектов (в непосредственной близости или на достаточном удалении);
— о степени влияния строительной площадки и геометрии объекта на возможность выполнения спасательных работ;
— возможные опасные нагрузки на объект, направление их воздействия и наиболее слабые места объекта.
2.2. Определение объемно-планировочного и конструктивного решения здания (сооружения)
Цель: определение конструктивного и планировочного исполнения объекта (расчетной схемы), размеров основных конструктивных элементов, их структуры.
Перечень выполняемых работ
2.2.1. На основе изучения исходной информации по пункту 2.1. составляется план проведения диагностики здания (сооружения). В плане определяются перечень работ, места отрывки шурфов и вскрытия штукатурки (других отделочных материалов) на конструктивных элементах, позволяющих уточнить типовую конструктивную схему и особенности планировочного исполнения здания (расчетной схемы). Если конструктивная и планировочная (расчетная) схемы ясны, то работы по уточнению не проводятся,
Официальный раздел
Официальный раздел
а сразу выполняется оформление раздела, который должен включать:
— описание (схему) объемно-планировочного решения;
— описание (схему) конструктивного решения;
— строительный план и разрез;
— спецификацию основных несущих элементов;
—план расположения элементов усиления
конструкций.
2.2.2. Для определения типа здания используется следующая классификация зданий:
а) Здания и типовые сооружения без антисейсмических мероприятий:
Тип А1 — местные здания (со стенами из местных строительных материалов):
— глинобитные без каркаса;
— саманные или из сырцового кирпича без фундамента;
— выполненные из скатанного или рваного камня на глиняном растворе и без регулярной (из кирпича или камня правильной формы) кладки в углах и т.п.
Тип А2 — местные здания (со стенами из самана или сырцового кирпича с каменными, кирпичными или бетонными фундаментами):
— выполненные из рваного камня на известковом, цементном или сложном растворе с регулярной кладкой в углах;
— выполненные из пластового камня на известковом, цементном или сложном растворе;
— выполненные из кладки типа «мидис»;
— здания с деревянным каркасом с заполнением из самана или глины, с тяжелыми земляными или глиняными крышами;
— сплошные массивные ограды из самана или сырцового кирпича и т.п.
Тип Б — местные здания (с деревянным каркасом с заполнителем из самана или глины и легкими перекрытиями).
Тип Б1 — местные здания (из жженого кирпича, тесаного камня или бетонных блоков на известковом, цементном или сложном растворе);
— деревянные щитовые дома.
Тип Б2 — сооружения из жженого кирпича тесаного камня или бетонных блоков на известковом, цементном или сложном растворе;
— сплошные ограды и стенки, трансформаторные киоски, силосные и водонапорные башни.
Тип В — местные здания. Деревянные дома рубленные.
Тип В1 — типовые здания. Железобетонные, каркасные, крупнопанельные и армированные крупноблочные дома.
Тип В2 — сооружения. Железобетонные сооружения: силосные и водонапорные башни, маяки, подпорные стенки, бассейны и т.п.;
б) Здания и типовые сооружения с антисейсмическими мероприятиями:
Тип С7 — типовые здания и сооружения всех видов (кирпичные, блочные, панельные, бетонные, де-
ревянные, щитовые и др.) с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 7 баллов.
Тип С8 — типовые здания и сооружения всех видов с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 8 баллов.
Тип С9 — типовые здания и сооружения всех видов с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 9 баллов;
в) Уникальные здания и сооружения:
2.2.3. Определяются типы несущих конструктивных элементов и характер нагрузки на них.
Для фундаментов, возводимых в открытых котлованах, определяются: тип материала, условия изготовления, условия работы, форма, конструкция, глубина заложения.
Для свайных фундаментов определяются: расположение ростверка; тип свайного фундамента; тип свай; способ погружения свай в грунт; материал свай; конструктивное решение свай; условия передачи нагрузки на грунты основания; глубина заложения.
При необходимости указывают условия возведения фундаментов (просадочные грунты, вечная мерзлота, сейсмичность).
Для всех типов фундаментов указывают наличие гидроизоляции.
Для металлических несущих элементов определяются: материал, конструктивная схема.
Для бетонных элементов определяются: наличие каркаса; размеры панелей (блоков); структура бетона; наличие армирования в панелях (блоках); конструктивная схема.
Для каменных конструкций определяются: материал кладки; конструктивное решение кладки; материал связывающего раствора; наличие и характеристика защитного слоя; наличие армирования и усиления.
Для деревянных конструкций определяются: вид строительного материала; виды соединений элементов; типы настилов покрытий; типы связей в составных балках; типы ферм, арок и рам; наличие усиления.
2.2.4. С учетом массы конструктивных элементов здания (сооружения), геометрии фундамента и расчетных нагрузок определяется удельное давление на грунты основания.
Состав группы исполнителей: руководитель работ, оператор-геодезист, оператор-строитель.
Оборудование: инструменты для обеспечения доступа к конструктивным элементам (перфораторы, шанцевый инструмент, зубило, молоток и т.д.), фотоаппарат, измерительные средства.
2.2.5. В выводах определяется, чем обеспечивается пространственная жесткость и устойчивость здания (сооружения), а также особенности конструктивного исполнения; уточняются наиболее слабые места здания (сооружения); указывается удельное давление на грунты основания.
2.3. Определение сейсмогеологических характеристик строительной площадки
Цель: определение геологического строения грунто-
вого массива строительной площадки, выявление динамических параметров, сплошности и однородности.
Перечень выполняемых работ
2.3.1. Геосейсмическое строение площадки, упругие, физико-механические и динамические характеристики грунтов, а также состояние несущих конструкций здания определяются инженерной сейсморазведкой корреляционным методом преломлённых волн (КМПВ).
2.3.2. Сейсмические наблюдения КМПВ выполняются в модификациях продольного вертикального и горизонтального сейсмического профилирования.
Продольное профилирование выполняется по 3 — 5 точечной системе наблюдений встречных годографов продольных и поперечных сейсмических волн. При этом изучается глубинный разрез по всей линии профиля.
Возбуждение сейсмических волн производится ударами гири весом 16 кг по сооружению.
Регистрация сейсмических волн производится 24-х канальной цифровой геофизической станцией.
2.3.3. Обработка сейсмограмм производится по специальным программам (корреляция первых вступлений и фаз волн, построение годографов, построение скоростных разрезов, определение преломляющих границ, пластовых скоростей).
В результате интерпретации получаются геосей-смические глубинные скоростные разрезы и геосей-смические параметры, на основе которых с учётом результатов вскрытия фундаментов и инженерногеологических данных составляется сейсмогеоло-гический разрез, отражающий строение основания здания.
2.3.4. Калибровка данных сейсморазведки производится по результатам шурфления, бурения или зондирования. При необходимости выполняется электроразведка грунтов.
2.3.5. Обобщенные данные по сейсмическим характеристикам разреза, упругим и физико-механическим свойствам грунтов оформляются в виде табл. 2.
Состав группы исполнителей: руководитель работ, инженер, геофизик-геолог, инженер-строитель.
Оборудование: сейсморазведовательный комплекс, электроразведовательный комплекс, буровая
— зондирующая установка, ручной зонд глубокого зондирования грунта РГЗ-2.
2.3.6. В выводах отражается степень однородности площадки в геосейсмическом отношении. Указываются особенности строения грунтового массива площадки и расположения грунтовых вод, физикомеханические и динамические параметры грунтового массива. Определяется несущая способность грунтов основания. Для сейсмоопасных районов делается вывод о сейсмичности площадки.
2.4. Визуальный и геодезический контроль состояния здания (сооружения)
Цель: выявление особенностей обеспечения
пространственной жесткости и устойчивости при возможных нагрузках, картирование дефектов, определение кренов и осадок, установление причин их возникновения и прогнозирование их возможного развития в процессе эксплуатации.
Перечень выполняемых работ
2.4.1. До начала обследования конструкций в здании (сооружении) намечаются и согласуются меры по обеспечению безопасного ведения работ (получению спецодежды, индивидуальных средств защиты и т. п.), совмещению работ по обследованию с работой технологического оборудования, устройству приспособлений для доступа к обследуемым конструкциям, освещению затемненных участков и другие меры, необходимые для проведения обследования.
2.4.2. Визуальное обследование производится путем тщательного осмотра (труднодоступных мест
— с помощью бинокля или зрительной трубы) с выполнением эскизов, фотографированием и составлением карт распространения дефектов и повреждений конструкций, а также карт распространения воздействий на конструкции. При составлении карт
Таблица 2
Обобщенная характеристика разреза и свойств грунтов
Геологические данные Упругие свойства Физико-механические свойства
о о % Наименование грунтов Глубина подошвы слоя, м Мощность слоя, м м сч Г Ур, м/с с м/ £ а п £ 43 м І? с г/ р, с г/ м Й
1
2
Примечание: УГВ — уровень грунтовых вод, Ур — скорость продольных волн, Ув — скорость поперечных волн, ^ — коэффициент Пуассона, Её — динамический модуль упругости (модуль Юнга), р — плотность при естественной влажности, Е — модуль деформации. Физико-механические свойства определяются эмпирически по корреляционным зависимостям Ур, У6.
Официальный раздел
Официальный раздел
дефекты, повреждения и зоны распространения воздействий, а также намечаемые места отбора проб материалов наносятся на специальные планы, разрезы и развертки соответствующих конструкций с привязкой к осям или характерным линиям конструкций.
Дефекты и повреждения несущих и ограждающих конструкций устанавливаются по внешним признакам. Оценка степени повреждения и износа зданий (сооружений) определяется по табл. 3.
2.4.3. На основании результатов визуального обследования составляется программа детального (технического) обследования, включающая определение:
- задач и методов дальнейшего анализа технической документации;
- мест и методов инструментальных измерений и испытаний в натурных условиях;
- мест вскрытий, отбора проб материалов и методов исследований образцов в лабораторных условиях;
- состава и методов необходимых поверочных расчетов и т.д.
2.4.4. Последовательность выполнения геодезических работ по исследованию деформаций здания (сооружения):
- изучение технической документации на производство работ по строительству здания (сооружения): размещение опорных и осадочных реперов; рабочие и монтажные чертежи; допускаемые отклонения от основных проектных размеров;
- изучение исполнительных чертежей: действительное положение разбивочных осей; положения конструктивных элементов по отношению к разби-вочным осям;
- визуальное обследование расположения здания (сооружения) на местности для определения и фиксирования мест стоянок тахеометра;
- составление схемы здания (сооружения) с нанесением точек по вертикали и горизонтали для выполнения геодезической съемки;
- установка тахеометра в рабочее положение и определение начальных координат его места стояния;
- выполнение геодезической съемки с фиксированных мест стоянок тахеометра согласно составленной схемы, с определением координат каждого мести установки тахеометра;
- по результатам геодезической съемки составляются графики отклонений в системе координат.
- по графикам определяются максимальные от-
Таблица 3
Оценка степени повреждения и износа зданий (сооружений)
Категория технического состояния и его оценка Виды повреждений Степень повреждения, %
Несущих стен, столбов, элементов каркаса, фундаментов Ограждающих стен Перекрытий, лестниц, сводов
I (нормальное, хорошее) Имеются отдельные небольшие выбоины, сколы, волосяные трещины (до 0,1 мм) Видимых повреждений нет Сдвигов и трещин нет 0-10 без повреждений - легкие повреждения
II (удовлетвори- тельное) Трещины длиной до 15 см, следы коррозии арматуры. Уменьшение прочности бетона защитного слоя не более 10 % Волосяные трещины в кладке и швах между панелями Повреждений и трещин нет 11-30 умеренные повреждения
III (неудовле- творитель- ное) Промораживание и выветривание кладки. Трещины, пересекающие до 4-х рядов кладки, а также между продольными и поперечными стенами. Снижение прочности кладки до 25 %, изгибаемых элементов из бетона до 30 %. Прогибы металлических конструкций 1/150 пролета Вертикальные и наклонные трещины с раскрытием до 5 мм Смещение перекрытий на опорах до 1/5 глубины заделки, но не более 2 см 31-60 сильные повреждения
IV (ветхое) Снижение прочности кладки до 50 %. Трещины, пересекающие более четырех рядов кладки. Раскрытие осадочных трещин более 50 мм. Отклонение от вертикали более 1/50 высоты конструкции. Прогибы железобетонных балок более 1/50, металлических конструкций более 1/75 пролета Трещины раскрытием более 5 мм, сдвиги панелей Трещины и сдвиги в сопряжениях, разрыв анкеров 61-90 тяжелые
У (негодное) Обрушение отдельных частей, частичное или полное обрушение 91-100 катастрофические
клонения и сравниваются с предельными значениями дополнительных деформаций зданий (табл. 4);
- производится уточнение категории технического состояния здания (сооружения).
2.4.5. Производится уточнение и детализация данных технической документации, оформление обмерных и других чертежей, анализ полученных материалов и составление заключения.
Состав группы исполнителей: руководитель работ, оператор-геодезист, оператор-строитель, оператор-диагностик, оператор-фотограф.
Оборудование: измерительные инструменты, тахеометр, ультразвуковые приборы, оптические инструменты, инструменты для обеспечения доступа к конструктивным элементам (лестница, перфоратор, зубило, молоток и т.д.), фотоаппарат.
2.4.6. В выводах указываются возможные причины возникновения дефектов и прогноз их возможного развития, влияние обнаруженных дефектов на устойчивость здания (сооружения). Производится предварительная оценка степени повреждения и категории технического состояния здания (сооружения).
2.5. Неразрушающий контроль здания (сооружения)
Цель: определение физико-механических и геометрических параметров основных конструктивных элементов здания (сооружения).
Перечень выполняемых работ
2.5.1. В процессе выполнения работ на местах, указанных в плане диагностики, производится определение физико-механических и геометрических параметров основных несущих элементов здания (сооружения) и строительной площадки. Все точки измерений «привязываются» к плану и разрезу здания (сооружения) и строительной площадки.
Количество исследуемых точек при неразрушающем контроле должно назначаться в зависимости от степени износа и степени важности объекта, но не менее четырех точек на каждом этаже (ярусе).
2.5.2. Методом сейсмического профилирования определяются физико-механические параметры на выбранных профилях.
Вертикальное и горизонтальное сейсмическое профилирование (ВСП) выполняется по внешним или внутренним сторонам несущих конструктивных элементов зданий и сооружений.
При работе на несущих конструкциях используются удары молотка весом 0,5 кг.
2.5.3. Прочность бетона, железобетонных изделий, конструкций и строительной керамики определяется склерометром, предназначенным для неразрушающего контроля методом ударного импульса по ГОСТ 22690—88. Принцип работы прибора основан на измерении параметра акустического импульса,
Таблица 4
Предельные дополнительные деформации существующих зданий
Наименование, конструктивные особенности здания или сооружения Категория со- Предельные дополнительные деформации
стояния конструкций *) Максимальная осадка, см Относительная разница осадок, As/L Крен
Гражданские и производственные I 5,0 0,0020 -
одно- и многоэтажные здания с пол- II 3,0 0,0010 -
ным железобетонным каркасом III 2,0 0,0007 -
Многоэтажные бескаркасные зда- I 4,0 0,0016 0,0016
ния с несущими стенами из крупных II 3,0 0,0008 0,0008
панелей III 2,0 0,0005 0,0005
Многоэтажные бескаркасные зда- I 4,0 0,0020 0,0020
ния с несущими стенами из крупных II 3,0 0 02 ,0 0, 0, 0 О 0
блоков или кирпичной кладки без армирования III 1,0 0,0007 0,0007
Многоэтажные бескаркасные зда- I 5,0 0,0024 0,0024
ния с несущими стенами из кирпича II 3,0 0,0015 0,0015
или бетонных блоков с арматурны- III 2,0 0,0010 0,0010
ми или железобетонными поясами
Одно- и многоэтажные здания
исторической застройки или па- I 1,0 0,0005 0,0005
мятники архитектуры с несущими II 0,5 0,0003 0,0003
стенами из кирпичной кладки без армирования III 0,2 0,0001 0,0001
Высокие жесткие сооружения, I 5,0 0,0040
II 3,0 0,0020
трубы III 2,0 - 0,0010
1) Примечание. Здания и сооружения, отнесенные к IV и V категориям состояния конструкций, находятся в аварийном состоянии и не допускают каких-либо дополнительных деформаций.
Официальный раздел
Официальный раздел
возникающего на выходе склерометра при соударении бойка о поверхность контролируемого материала.
2.5.4. Поверхностная и объемная прочности бетона и других строительных конструкций определяются также альтернативным способом с помощью ультразвукового прибора.
Ультразвуковой метод определения прочности бетона регламентирован ГОСТ 17624—87 (с попр. 1989).
Результаты измерений прочности обрабатываются с применением методов вероятностно-статистического анализа и помещаются в таблицы (табл. 5):
Перечень выполняемых работ
2.6.1. На схеме определяются места расстановки и калибровки датчиков и места нанесения импульсных ударов. Как правило, датчики устанавливаются в вертикальной плоскости (минимум 3 датчика) и в горизонтальной плоскости (минимум 3 датчика), то есть наиболее удобна Т-образная расстановка датчиков. Первый датчик устанавливается как можно ниже (на уровне пола подвала). Остальные датчики расставляются поэтажно. Пример рационального расположения датчиков приведен на (рис. 1).
2.6.2. Калибровка датчиков производится при
Таблица 5
Результаты измерений прочности
№ точки Вид выполняемых работ МR QR я
R = МR - 1,65QR,
где:
R — прочность материала, МПа;
МR — математические ожидания прочности материала, МПа;
QR — среднеквадратическое отклонение прочности материала, МПа.
2.5.5. Толщина защитного слоя бетона, расположение и диаметр арматуры в диапазоне 3—50 мм класса А1—А4 в железобетонных изделиях и конструкциях при проектировании определяется соответствующими приборами согласно ГОСТ 22904—93.
Состав группы исполнителей: руководитель работ, оператор-строитель, оператор-диагностик.
Оборудование: прибор для томографии конструктивных элементов, сейсморазведовательный комплекс, электронный склерометр, прибор для определения прочности бетона методом отрыва со скалыванием, ультразвуковой прибор, прибор для определения параметров армирования, лаборатория для испытания грунтов, цифровой фотоаппарат.
2.5.6. В выводах по разделу определяются физико-механические и геометрические параметры основных несущих конструктивных элементов здания (сооружения), выявляется равномерность (равно-прочность) по высоте и в плане основных конструктивных элементов. Проводится уточнение степени повреждения и категории технического состояния здания (сооружения).
2.6. Динамические испытания здания (сооружения)
Цель: динамические испытания проводятся для
определения динамических и жесткостных характеристик, несущей способности конструктивных элементов зданий и сооружений, выявления скрытых дефектов.
установке их как можно ближе к источнику импульсного воздействия.
Рис. 1. Схема расположения датчиков
Датчики должны быть одинаково сориентированы относительно осей Х, У, Z здания. Ось Х совпадает с длинной стороной здания, ось У с короткой. Соответственно длинная и короткая сторона датчика являются осями Х и У.
2.6.3. Производятся динамические испытания конструкций. Наносятся удары нагружающим устройством (боксерской грушей массой 30 кг) по направлениям X и ^ Для получения надежных результатов испытания дублируются. По получен-
ным виброграммам определяются частоты и периоды собственных колебаний по нескольким тонам, строятся эпюры относительных ускорений.
2.6.4. После обработки полученных результатов производится их анализ.
Степень повреждения здания (сооружения) определяется по результатам сравнения проектных (нормативных) значений динамических параметров (периодов собственных колебаний, декремента затухания) с экспериментально полученными значениями.
Анализ эпюры колебаний дает возможность выявить места расположения возможных дефектов по высоте и на плане здания (сооружения), степень связи здания (сооружения) с грунтами основания.
Для определения нормативных значений периодов собственных колебаний можно использовать эмпирическую формулу:
Т1= а • п,
где п — количество этажей в здании, а — коэффициент, зависящий от конструкции здания и вида его основания.
Для наиболее распространенных типов зданий, при грунтах средней плотности коэффициент а определяется по табл. 6.
Таблица 6
Значения коэфициента а
№ п/п Тип здания Коэффициент а
1 Жилые крупнопанельные здания 0,045
2 Жилые здания с несущими кирпичными, каменными и крупноблочными стенами 0,056
3 Школьные и другие здания с большими проемами в стенах типа п.2 0,065
4 Каркас из монолитного железобетона с кирпичным или легкобетонным заполнением стен 0,064
5 Каркас стальной, заполнение по п.4 0,08
Степени повреждения зданий и сооружений в зависимости от изменения фактического периода собственных колебаний здания (сооружения) по сравнению с нормативным (проектным) значением приведены в табл. 7.
Состав группы исполнителей: руководитель работ, два оператора-диагностика.
Оборудование: диагностический комплекс для снятия динамических параметров в составе:
а) переносной компьютер;
б) аналогово-цифровой преобразователь;
в) сейсмовибрационные датчики (минимум 5 трехкомпонентных датчика);
г) соединительные кабели;
д) груша для импульсного возбуждения объекта;
е) средства связи для обеспечения передачи команд при испытаниях.
Таблица 7
Степени повреждения зданий и сооружений
Степень повреждения Увеличение периода собственных колебаний, %
1 — без повреждения — легкая 0 - 10
2 — умеренная 11 - 30
3 — сильная 31 - 60
4 — тяжелая 61 - 90
5 — катастрофическая 91 - 100
2.7. Определение инженерной безопасности здания
Основными диагностическими параметрами зданий и сооружений, влияющими на их устойчивость, являются:
— геометрические параметры зданий (сооружений) и их основных конструктивных элементов;
— конструктивные решения зданий и сооружений;
— геологическое строение строительной площадки;
— физико-механические параметры констру-кивных элементов зданий и грунтов строительной площадки;
— динамические параметры зданий (сооружений) и грунтов строительной площадки.
Инженерная безопасность здания определяется экспертным методом по результатам комплексного анализа экспериментальных данных, полученных в предыдущих разделах, и моделирования возможного поведения объекта при воздействии возможных опасностей.
Риски обрушения зданий и сооружений должны определяться на основе комплексного анализа диагностических параметров и степени повреждениия зданий и сооружений.
Вывод о степени повреждения здания (сооружения) делается экспертным методом на основе комплексного анализа полученных диагностических параметров.
Инженерный риск обрушения здания (сооружения) и первоочередные мероприятия в зависимости от степени повреждения зданий и сооружений определяются по табл. 8.
Здание (сооружение) считается пригодным к эксплуатации без проведения мероприятий по его усилению или ремонту, если степень повреждения не превышает.
Официальный раздел
Официальный раздел
Таблица 8
Определение инженерного риска обрушения здания (сооружения)
Степень повреждения Инженерный риск обрушения здания (сооружения), 1/год Мероприятия
1 10-6 - 10-4 Не требуются
2 10-4 - 10-3 Текущий ремонт
3 10-3 - 10-2 Усиление и восстановление несущей способности поврежденных конструкций
4 10-2 - 10-1 Немедленная эвакуация людей. Снос, либо капитальные восстановительные работы
5 10-1 - 1 Снос
Приемлемость величины инженерного риска обрушения здания (сооружения) определяется по табл. 9
2.8. Рекомендации по повышению инженерной безопасности здания
На основе полученных диагностических и расчетных данных об уровне повреждения (проценте износа) и риска обрушения определяются инженерные мероприятия, повышающие устойчивость здания (сооружения) к воздействию возможных опасных природных и техногенных нагрузок. Разрабатывается проект повышения инженерной безопасности здания (сооружения), который может включать инженерные решения по:
— усилению грунтов основания здания;
— усилению (возведению) подпорных стенок;
— усилению фундаментов;
— усилению основных несущих конструктивных элементов;
— ремонту ограждающих конструкций;
— организации отвода осадков от основания здания;
— созданию защитных покрытий.
После проведения мероприятий по повышению инженерной безопасности здания при необходимости проводятся повторные диагностические измерения и расчеты для определения качества проведенных мероприятий по повышению инженерной безопасности здания.
Таблица 9
Критерии для зонирования территории по степени опасности чрезвычайных ситуаций в соответствии с методическими рекомендациями по составлению раздела «Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций» проектов строительства предприятий, зданий и сооружений, утверждены Первым заместителем Министра МЧС России 12.09.2001 г.
Величина риска, 1/год Социальный ущерб
Погибло более одного человека, имеются пострадавшие Погиб один человек, имеются пострадавшие Погибших нет, имеются серьезно пострадавшие Серьезно пострадавших нет, имеются потери трудоспособности Лиц с потерей трудоспособности нет
1
1 - 10-1
О о
10-2 - 10-3
10-3 - 10-4
10-4 - 10-5
о 0
Зона неприемлемого риска, необходимы неотложные меры по уменьшению риска Зона жесткого контроля, необходима оценка целесообразности мер по уменьшению риска Зона приемлемого риска, нет необходимости в мероприятиях по уменьшению риска
2.9. Заключение
По результатам диагностики здания (сооружения), строительной площадки и анализа безопасности оформляется «сертификат инженерной безопасности здания (сооружения)».
Разработка «Сертификата...» осуществляется организациями, имеющими в своём составе специально аттестованных сотрудников (экспертов). «Сертификат.» подлежит обязательной экспертизе. Порядок аттестации экспертов и проведения экспертизы «Сертификата.» определяется Межведомственным координационным научным советом по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций.
Организации, разрабатывающие сертификат и осуществляющие его экспертизу, не несут ответственности за безопасность здания (сооружения) в случаях конструктивного изменения здания (сооружения) и выполнения работ на строительной площадке без согласования с экспертами в период действия сертификата безопасности.
Срок действия сертификата — 5 лет.
Список использованных источников
1. ГОСТ Р 22.0.02—94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Термины и определения основных понятий.
2. ГОСТ Р 22.0.03—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения.
3. ГОСТ Р 22.0.05—94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения.
4. ГОСТ Р 22.0.06—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Источники природных чрезвычайных ситуаций. Поражающие факторы. Номенклатура параметров.
5. ГОСТ Р 22.0.07—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Источники техногенных чрезвычайных ситуаций. Классификация и номенклатура поражающих факторов и их параметров.
6. ГОСТ Р 22.0.08—96. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Взрывы. Термины и определения.
7. ГОСТ Р 22.1.01—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения.
8. ГОСТ Р 22.1.01—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Основные положения.
9. ГОСТ Р 22.1.02—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения.
10. ГОСТ Р 22.1.05—95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства технического мониторинга. Общие технические требования.
11. ГОСТ Р 22.1.03—99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов. Общие требования.
12. ГОСТ Р 22.1.04—96. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Аэрокосмический мониторинг. Номенклатура контролируемых параметров чрезвычайных ситуаций.
13. ГОСТ Р 22.1.07—99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных метеорологических явлений и процессов.
14. ГОСТ Р 22.1.04—99.Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров.
15. ГОСТ 27751—88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.
16. ГОСТ 22690—88. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.
17. ГОСТ 17624—87 (с попр. 1989). Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
18. ГОСТ 22904—93. Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры.
19. СНиП 2.06.15—85. Инженерная защита территории.
20. СНиП 2.06.15—90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов.
21. СНиП 2.04.21—86. Расчет на прочность стальных конструкций.
22. СНиП 2.05.06—85. Магистральные трубопроводы.
23. СНиП 22-01—95. Геофизика опасных природных процессов.
24. СНиП П-07—81*. Строительство в сейсмических районах.
25. СНиП 2-02.01—83. Основания зданий и сооружений.
26. Порядок проведения обследования технического состояния объектов, пострадавших в результате чрезвычайных ситуаций. Приказ Государственного комитета Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу от 2 августа 2002 г. № 167 г. Москва. Зарегистрирован в Минюсте РФ 29 октября 2002 г. Регистрационный номер № 3890.
27. Правила оценки физического износа жилых зданий ВСН 53-86 (р). Госгражданстрой, издание официальное. — М., 1998.
28. Методика проведения обследований зданий и сооружений при их реконструкции и перепланировке. МРР-2.2.07—98. - М., 1998.
29. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. Москомархитектура. - М., 1998.
30. Поляков. С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий. - М.: Высшая школа, 1983.
Официальный раздел
