Накопление дефектности и повреждаемости cтроительных конструкций зданий главных корпусов на российских предприятиях теплоэнергетики Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 69.059.4 АЛЕКСЕЕВА Е. Л.

Накопление дефектности и повреждаемости строительных конструкций зданий главных корпусов на российских предприятиях теплоэнергетики

^атья изучает вопрос повреждаемости основных несущих конструкций зданий главных корпусов на российских предприятиях теплоэнергетики. В ней установлена закономерность возникновения коррозии арматуры в железобетонных элементах перекрытия рабочих площадок, а также зависимость коэффициента запаса несущей способности конструкций рабочих площадок от коррозии.

Ключевые слова: здания, главные корпуса, предприятия энергетики, анализ, дефекты, повреждения, несущие конструкции, техническое состояние, срок эксплуатации, оценка повреждаемости.

ALEKSEEVA E. L

ACCUMULATION OF DEFECTIVENESS AND DAMAGEABILITY OF BUILDING CONSTRUCTIONS OF HEAT POWER ENGINEERING ENTERPRISES’ MAIN BUILDINGS

An analysis of damageability of building constructions of heat power engineering enterprises’ main buildings is conducted, a trend of armature corrosion incurrence in reinforced concrete elements of service platforms’ overlaps is established, relationship between carryingforce coefficient of service platforms’ constructions and corrosion is established.

Keywords: buildings, main buildings, heat power engineering enterprises, analysis, defects, damages, load carrying structures, technical condition, useful life, damageability valuation.

Алексеева

Екатерина

Леонидовна

аспирант кафедры

«Испытание сооружений»

Московского

государственного

строительного

университета

e-mail:

[email protected]

Теплоэнергетика, будучи отраслью энергетики, является одной из ключевых отраслей отечественной промышленности. Необходимость исследования дефектности и повреждаемости строительных конструкций зданий главных корпусов на российских предприятиях теплоэнергетики предопределена важностью экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, расположенных на теплоэнергетических объектах промышленного и гражданского назначения. Качественная экспертиза является залогом правильной оценки безопасности эксплуатации того или иного объекта теплоэнергетики. Общий мониторинг технического состояния зданий и сооружений позволяет определить те из них, которые являются ограниченно работоспособными, а также те, которые находятся в аварийном техническом состоянии.

При эксплуатации строительных конструкций сооружения его надежность падает с течением времени, возникает необходимость в ремонте. В обеспечении надежности сооружения играет роль его ремонтопригодность, представляющая собой приспособленность конструкций к периодическим осмотрам и ремонтам [1].

Проведенный нами статистический анализ накопленной дефектности и повреждаемости несущих строительных конструкций охватывает одиннадцать зданий главных корпусов предприятий энергетики, расположенных в различных регионах Российской Федерации. В результате обследования установлено, что большинство несущих конструкций зданий главных корпусов предприятий теплоэнергетики накопили в процессе эксплуатации многочисленные повреждения.

100

$0

с «о

1 50 * 40

§ 10

•ч • л

.4 • 9 *

—т—

—•— ш-

—•— « ^

•Содсфтс* вСдсфевт

Иллюстрация 1. Диаграмма изменения технического состояния: а — рабочих площадок; б — плит покрытия

Каиямпо нт 11Н1т)П«и •Содсфсмгс* вСд«ф«ит»и)

Иллюстрация 2. Диаграмма изменения технического состояния: а — колонн; б — стропильных ферм

Иллюстрация 3. Диаграмма развития дефектов по рабочим площадкам главных корпусов предприятий энергетики:

1 — разрушение защитного слоя бетона с оголением арматуры (за 100% принята площадь одного элемента);

2 — коррозия арматуры в железобетонных элементах;

3 — коррозия металлических главных балок перекрытия;

4 — коррозия металлических второстепенных балок перекрытия

а

а

Для оценки общего технического состояния строительных конструкций зданий главных корпусов предприятий теплоэнергетики по результатам обследований выполнен детальный анализ технического состояния основных несущих конструкций зданий, основанный на установлении количества конструкций с накопленными в процессе эксплуатации дефектами и повреждениями.

К наиболее повреждаемым конструкциям главных корпусов предприятий энергетики относятся конструкции рабочих площадок и плиты покрытия, колонны, стропильные фермы.

Анализ роста повреждаемости основных несущих конструкций зданий главных корпусов на предприятиях теплоэнергетики в зависимости от срока эксплуатации позволил построить диаграммы оценки технического состояния несущих конструкций зданий главных корпусов, представленные на Иллюстрациях 1-2.

В результате анализа представленных диаграмм установлено, что быстрее всего дефекты и повреждения накапливаются в конструкциях рабочих площадок. Это позволило провести исследование скорости развития наиболее часто встречаемых дефектов и повреждений, возникающих на рабочих площадках (Иллюстрация 3).

По данным графикам видно, что более прогрессивный характер носит развитие дефектов и повреждений в конструкциях железобетонных монолитных рабочих площадок. Разрушение защитного слоя бетона по отдельным элементам через 50 лет эксплуатации здания достигает 45%, а коррозия арматуры — 30%. После 50 лет эксплуатации динамика развития дефектов по рабочим площадкам резко возрастает. Проведенный анализ позволил установить, что скорость коррозии арматуры в железобетонных элементах рабочих площадок зданий главных корпусов варьируется в пределах от 0,07 до 0,16 мм/год.

С помощью методов математической статистики установлена закономерность возникновения коррозии арматуры в железобетонных элементах перекрытия рабочих площадок.

Вероятность появления коррозии в железобетонных элементах рабочих площадок распределена по показательному закону. Плотность показательного распределения имеет вид:

/(х) = 0,0354е-м354х . (1)

Используя полученные данные, по плитам перекрытия и балкам рабочих площадок выполнены расчеты прочности по нормальным сечениям, учитывающие фактические нагрузки и реальное состояние конструкций. Результаты расчетов представлены в Таблицах 1, 2.

При расчете прочности по нормальным сечениям ребристой плиты перекрытия рабочих площадок с учетом накопленных повреждений

и общей коррозии предварительно напряженных арматурных стержней установлено, что несущая способность данных плит исчерпывается максимум через 45 лет.

При коррозии главных балок перекрытия рабочих площадок 16% несущая способность исчерпывается максимум через 50 лет. Чем выше процент коррозии, тем меньше период исчерпания несущей способности.

По результатам расчета определена зависимость обеспеченности несущей способности железобетон-

Таблица 1. Зависимость коэффициента запаса несущей способности ребристой плиты перекрытия от внутренней коррозии арматуры

Количество эксплуатируемых лет 24 45 50 55 60 65 70

Процент коррозии арматуры, % 10 23 25 32 42 46 50

Коэффициент запаса 1,168 0,999 0,973 0,882 0,753 0,701 0,649

Таблица 2. Зависимость коэффициента запаса несущей способности металлических главных балок перекрытия рабочих площадок от общей коррозии (%)

Количество эксплуатируемых лет 24 45 50 55 60 65 70

Процент коррозии по конструкциям,% 13 15 16 16 18 22 25

Балки на отметке +3,6 м

Коэффициент запаса 1,032 1,008 0,996 0,996 0,972 0,925 0,889

Балки на отметке +12,6 м

Коэффициент запаса 1,095 1,069 1,057 1,057 1,032 0,982 0,944

Балки на отметке +18,0 м

Коэффициент запаса 1,101 1,076 1,063 1,063 1,038 0,987 0,949

ных плит перекрытия и металлических балок рабочих площадок от срока эксплуатации.

Зависимость обеспеченности несущей способности железобетонных плит перекрытия описывается полиномом второй степени с коэффициентом корреляции 0,9883 следующим уравнением:

у = 1,3919е-0’0091 . (2)

Зависимость обеспеченности несущей способности металлических балок рабочих площадок описывается экспонентой с коэффициентом корреляции 0,874 следующим уравнением:

у = 1,0277е-0’0091 . (3)

Заключение

Исследование обеспеченности несущей способности строительных конструкций рабочих площадок на предприятиях теплоэнергетики в зависимости от срока эксплуатации определило, что прочность плит перекрытия и балок рабочих площадок зданий главных корпусов предприятий энергетики описывается экспоненциаль-

ными функциями (2) и (3). Апробация результатов исследования предприятиями теплоэнергетики позволяет понять необходимость восстановления или усилений строительных конструкций зданий главных корпусов, принять руководством решение о реконструкции или капитальном ремонте зданий, определить возможности и целесообразность продолжения строительства объектов незавершенного строительства. Выполнение конструктивных и теплотехнических расчетов требует соответствия требованиям действующих государственных стандартов, технических регламентов сводов правил, норм и правил в строительстве, а потому предполагает разработку современных качественных методик расчета, могущих быть использованными на предприятиях конкретной отрасли.

Список использованной литературы

1 Добромыслов А. Н. Диагностика повреждений зданий и инженерных сооружений. М., 2008.

2 Кузнецов И. П., Иоффе Ю. Р. Проектирование и строительство тепловых электростанций. 3-е изд., пере-раб. М., 1985.

3 Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций зданий и сооружений / ЦНИИПром-зданий. М., 2001.

4 Руководство по эксплуатации строительных конструкций производственных зданий промышленных предприятий. 4-е изд., стереотип. М., 2004.