CC BY
2
section URL: https://rosstat.gov.ru/folder/210/document/47652.
10. Econometrics: textbook / edited by I. I. Eliseeva. Moscow: Finance and Statistics, 2002. 344 p.
11. Information on the work of the technical labor inspection of trade unions in 2022. P. 5. URL: https://fnpr.ru/upload/iblock/557/s70zsdwk58oi0uhvejbceyz06nr1fbtq/Infor-matsiya_o_rabote_TIT_v_2022_ godu_ITOG_NA _SAYT.pdf.
УДК 69.059.2
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЕРСОНАЛА В РАМКАХ ОБСЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
И.Р. Серых, Е.В. Чернышева, А.Н. Дегтярь
Представлены результаты комплексного обследования производственного здания склада, в рамках которого проводится освидетельствование технического состояния строительных конструкций с точки зрения безопасности их эксплуатации; уровня обеспечения безопасности персонала; установление причин повреждений; разработка рекомендаций по дальнейшей эксплуатации. Все перечисленные мероприятия направлены на повышение надежности строительных конструкций и снижение энергозатрат в период эксплуатации здания при сохранении безопасности его эксплуатации рабочим персоналом. В рамках обследования был выполнен поверочный расчет в программном комплексе ЛИРА-САПР в линейной и нелинейной постановках с учетом наиболее неблагоприятного приложения нагрузок.
Ключевые слова: обследование конструкций, дефекты и повреждения конструкций, безопасная эксплуатация, безопасность жизнедеятельности персонала.
Введение
Эффективность работы любого промышленного предприятия в той или иной степени зависит от организации складского хозяйства, а также степени безопасности условий работы для персонала. Склады можно отнести к помещениям повышенной сложности, поскольку на одной территории в разных зонах одновременно происходит сложный логистический процесс. Для промышленного предприятия склад - это всегда важная часть технологического процесса производства, поскольку он является площадкой для временного или периодического хранения сырьевых запасов данного предприятия или готовой продукции, например, строительных материалов, техники и др. Кроме того, на складе могут осуществляться комплектовочные и упаковочные мероприятия, что обеспечивает регулярное скопление рабочего персонала длительное время в течение дня. Поэтому содержание несущих конструкций производственного здания склада в условиях, соответствую-
щих требованиям нормальной и безопасной для рабочих эксплуатации здания, является неотъемлемой частью всего технологического процесса производства.
Также не следует забывать, что одной из жизненно важных задач при проектировании зданий и сооружений является комфортное и безопасное пребывание в нем в процессе эксплуатации рабочего персонала. Применение энергоэффективных технологий на стадии проектирования, реконструкции или капитального ремонта, несомненно, является решением проблемы рационального использования энергоресурсов и безопасности жизнедеятельности персонала в рабочее время. В условиях производственного процесса главной задачей энергосбережения является снижение энергоресурсов без ущерба для самого производства, работающего персонала и окружающей среды.
В данной работе объектом обследования стал производственный склад промышленного предприятия. В процессе эксплуатации здания склада возникли сомнения в надежности несущих конструкций в следствие их значительного физического износа. По мнению владельца, в результате продолжающегося длительного коррозионного процесса и деформационного разрушения, конструкции здания перестали соответствовать требованиям проекта, норм и стандартов, что значительно снизило уровень безопасности для рабочих во время производственного процесса.
Производственное здание склада представляет собой двухпролетное строение с рамно-связевым пространственным каркасом, состоящим из колонн, объединенных стропильными фермами и плитами покрытия. Фундаменты под колонны - сборные железобетонные. Обследуемый склад прямоугольный в плане размерами 36 х 78 м, высотой 16 м, площадью 2808 м2. Район строительства относится ко 11В климатической зоне, абсолютная минимальная температура воздуха -43 °С, глубина промерзания грунта 1,2 м.
Эксплуатация здания началась в 1987 году. В ноябре 2013 года были демонтированы системы теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения. Здание находится в непрерывной эксплуатации по назначению склада.
Основной задачей комплексного обследования стало освидетельствование технического состояния строительных конструкций; определение уровня обеспечения безопасности эксплуатации и остаточного ресурса; установлении причин повреждений, разработке рекомендаций по дальнейшей эксплуатации [1-6].
Методика проведения обследования
Выбор методики проведения работ, предусматривающих реконструкцию и восстановление всех эксплуатационных свойств поврежденных элементов конструкций, зависит, прежде всего, от надлежащей качественной научной диагностики, включающей в себя оценку технического состояния всего сооружения. Диагностика позволяет изучить и установить признаки и причины повреждений; помогает усовершенствовать способы и
средства для их анализа; разработать эффективные методы предотвращения повреждений с целью повышения степени безопасности их эксплуатации. Не следует забывать, что при этом очень важно опираться на характеристики технического состояния, имеющие свои нормативные значения и допустимые отклонения [7-9].
В рамках проведения диагностики дефектов и повреждений учитывались в первую очередь особенности материалов, из которых выполнены конструкции; специфика их изготовления, монтажа и эксплуатации. Кроме того, для учета действительных условий работы конструкций, выявления факторов, влияющих на разрушение и повышающих тем самым степень опасности во время производственного процесса, устанавливались особенности внешних и технологических воздействий.
Для оценки износа строительных конструкций использовались: методика визуального определения износа здания по внешним признакам; методика инструментальной оценки состояния конструкций и здания с помощью диагностических приборов; методика инженерного анализа диагностических данных с целью составления заключения о техническом состоянии зданий и мероприятий по их содержанию, восстановлению и ремонту.
Основанием для проведения обследования стала проверка несущей способности конструкций каркаса сооружения в результате увеличения эксплуатационных нагрузок.
В состав работ вошло:
- освидетельствование конструкций путем визуального осмотра, обмера посредством специальных инструментальных методов;
- определение свойств материалов конструкций, качества соединения деталей;
- определение фактических нагрузок, воздействий и условий эксплуатации с обязательным оформлением чертежей, схем, дефектной ведомости и других необходимых документов.
В состав работ по оценке технического состояния конструкций вошли поверочные расчеты, учитывающие: выявленные вовремя обследования дефекты и повреждения, которые способны оказывать влияние на степень безопасности эксплуатации конструкции; фактические свойства материалов; прогнозируемые нагрузки и воздействия; условия эксплуатации [10, 11].
В состав работ по оценке технического состояния каркаса входило: обследование строительных конструкций на основе объективных исследований с учетом их действительной работы, уточненной расчетной схемы, реальных нагрузок и прочностных свойств материалов [12-16].
Основная часть
По результатам визуального обследования колонн, ригелей и плит покрытия выявлены дефекты в виде неровностей и раковин бетонных поверхностей, замачивание конструкций, отбитый защитный слой бетона с оголением рабочей арматуры (рис. 1). Характер повреждений говорит о том, что они возникли при проведение строительных работ, в результате механического воздействия и нарушения условий эксплуатации. Техническое состояние оценивается как ограниченно-работоспособное состояние с высокой степенью опасности для рабочего персонала.
При обследовании кровли выявлено нарушение ее целостности, отсутствие оцинкованных парапетных свесов, на вертикальной поверхности парапета отсутствует водоизоляционный материал, сливные воронки забиты мусором (рис. 2). На момент обследования техническое состояние конструкции кровли также находятся в ограниченно-работоспособном состоянии, снижающем степень безопасности для рабочих.
Рис. 1. Повреждения колонн (верхний ряд), ригеля (нижний ряд слева), плит покрытия (нижний ряд справа)
Рис. 2. Повреждения кровли
Для определения конструкции фундамента, его геометрических характеристик, глубины заложения и состояния на момент проведения обследования у колонн здания были отрыты контрольные шурфы, которые
выявили отсутствие гидроизоляции, что привело к снижению защитных функций тела фундамента, в том числе и прочности (рис. 3).
В бетонных полах обнаружены многочисленные выбоины, волосяные трещины и углубления, штробы от демонтированных конструкций, повреждения бетонного основания от демонтированного оборудования, что повышает риск получения травм рабочими. В целом полы находятся в ограниченно-работоспособное состояние (рис. 3).
При обследовании ограждающих конструкций выявлены повреждение наружной отделки фасада, замачивание стеновых панелей, образование волосяных трещин в местах стыка стеновых панелей. Внутри здания выявлены повреждения защитного (штукатурного) слоя в виде шелушения и растрескивания поверхности, замачивание, отсырение ограждающих конструкций, что нарушает благоприятный температурно-влажностный фон для нормальной жизнедеятельности рабочего персонала. По результатам обследования состояние ограждающих конструкций оценивается как ограниченно-работоспособное состояние.
Рис. 3. Дефекты фундамента (слева), пола (справа)
С ноября 2013 по настоящее время в здании склада были демонтированы системы теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения. Поскольку в помещении не соблюдался температурно-влажностный режим, его строительные конструкции в течение длительного времени подвергались воздействию грибковых образований, замачиванию, попеременному промерзанию и образованию наледи, что привело к ухудшению их физических и эксплуатационных характеристик, и как следствие, к снижению степени комфортности работы персонала, а также повышению риска заболеваемости.
С целью выявления обеспеченности прочности, устойчивости и жесткости здания, в рамках обследования был выполнен поверочный расчет
в программном комплексе ЛИРА-САПР в линейной и нелинейной постановке с учетом наиболее неблагоприятного приложения нагрузок.
Сечения элементов и схема расположения принята согласно результатам обмерочных работ. Расчетная модель представлена на рис. 4, 5.
Опирание колонн на фундамент - жёсткое. Сопряжение балок, ферм с колонами шарнирное, остальные узлы шарнирные. Колонны - двухветве-вые сборные железобетонные с шагом 6 м (крайние колонны) и 12 м (средние колонны). Перекрытие выполнено из сборных железобетонных плит, уложенных на железобетонные балки. Фундаменты стаканного типа, железобетонные под колонну. Конструкция кровли - сборные железобетонные плиты покрытия, сегментные фермы в первом пролете и безраскосные во втором. Стены - сборные железобетонные панели.
Рис. 4. Общий вид здания: 3В-модель
Рис. 5. 3-Б модель каркаса производственной части склада здания
В расчете учитывались сведения, полученные в ходе предыдущих стадий обследования: обнаруженные дефекты и повреждения элементов конструкций, снижающие функциональность сооружения, а также безопасность жизнедеятельности для рабочего персонала; фактическая расчетная
схема каркаса сооружения; фактические прочностные характеристики используемых материалов; действительные геометрические характеристики конструкций обследуемого сооружения; фактические действующие нагрузки.
Все эти исходные данные принимались во внимание при формировании модели здания, благодаря чему выполненный расчет реального здания, а не проектной модели можно считать объективным. Таким образом, полученные результаты в полном объеме отображают реальное техническое состояние обследуемого объекта и степень их безопасности для рабочих.
Выводы
В результате проведенного технического обследования было установлено, что общая устойчивость здания с учетом наиболее неблагоприятного загружения не обеспечена: минимальный коэффициент запаса устойчивости 0,51 при допустимом 1,20. Для обеспечения параметров конструкции, обеспечивающих требуемый уровень безопасности, требуется восстановление ранее демонтированных вертикальных связей по крайним и средним рядам колонн, а также установка новых распорных систем на уровне консолей колонн из плоскости здания.
Техническое состояние склада здания предприятия было отнесено к категории 3, то есть ограниченно-работоспособное состояние, поскольку существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности. Для продолжения нормальной эксплуатации требуется капитальный ремонт по устранению поврежденных конструкций и восстановлению уровня безопасности жизнедеятельности для рабочего персонала. Техническое состояние строительных конструкций пола, кровли является неудовлетворительным и подлежит восстановлению после завершения строительных де-монтажных работ.
Для дальнейшей эксплуатации здания склада с учетом снижения энергоресурсов без ущерба для самого производства и окружающей среды, а также для уменьшения риска для здоровья и жизни рабочего персонала требуется восстановить демонтированные ранее инженерные системы с применением энергоэффективных технологий.
Работа выполнена в рамках реализации федеральной программы поддержки университетов «Приоритет 2030» с использованием оборудования на базе Центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова.
Список литературы
1. Serykh I.R., Chernysheva E.V., Degtyar A.N. Assessment load capacity in floor constructions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 698. P. 022001.
2. К вопросу обследования технического состояния гражданских зданий / Л. А. Сулейманова, А.Г. Козлюк, Е.С. Глаголев, М.В. Марушко // Вестник БГТУ им. В .Г. Шухова. 2016. № 7. С. 32-36.
3. Shutova M.N., Yevtushenko S.I. Application of an integrated approach to determining the residual resource of an industrial building with deformed rafters // Construction and architecture. 2019. V. 7(3). P. 30-35.
4. Determination of service life of structures, buildings and structures / N.G. Kelasyev [and others] // Industrial and civil construction. 2020. V. 2. P. 1217.
5. Mitasov V.M., Dobrachev V.M. Developments on the examination, strengthening, restoration, reconstruction of buildings and structures and testing of building structures // Izvestia of higher educational institutions. Construction. 2010. V. 3(615). P. 122-127.
6. Technical and economic assessment of the durability and residual service life of the construction object / V.A. Khairullin, A.S. Salov, I.G. Terekhov, R.B. Masalimov // Discussion. 2022. V. 6(115). P. 52-70.
7. Kolinichenko A.F., Likhnenko E.V., Adigamova Z.S. Determination of strength and operational characteristics of industrial facilities: regulatory and technical aspect // Industrial and civil construction. 2019. V. 3. P. 48-54.
8. Garkin I.N., Agafonkina N.V. Some aspects of the inspection of building structures during overhaul // Modeling and structural mechanics. 2022. V. 16. P. 103-108.
9. Procedure for determining the operational safety of buildings and their structures / T. Trekin [and others] // Academia. Architecture and Construction. 2022. V. 4. P. 152-159.
10. Stupshin L.Yu. Assessment of the condition of load-bearing structures of buildings and structures: life of load-bearing capacity of structures with defects // Industrial and civil construction. 2017. V. 10. P. 39-44.
11. Consideration of the joint effect of defects on the load-bearing capacity of structures / A.M. Efremov [and others] // Industrial and civil construction. 2022. V. 8. P. 11-18.
12. Остаточный ресурс конструкций зданий и сооружений / А.Н. Дегтярь, И.Р. Серых, Л.А. Панченко, Е.В. Чернышева // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 10. С. 94-97.
13. Малахов А.В., Косинов В.В. К определению технического состояния строительных конструкций на основе комплексной оценки строительного производства // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 6. С. 22-27.
14. Исследование качества электроэнергии тяговых подстанций высокогорного рудника / Р.В. Клюев, О.А. Фоменко, И.И. Босиков, О.А. Гаврина // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021. Вып. 4. С. 399-416.
15. Совершенствование методики прогнозирования деформаций строительных конструкций объектов незавершенного строительства при
проведении строительно-технических экспертиз / П.В. Давиденко [и др.] // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 5. С. 90-98.
16. Курипта О.В., Воробьева Ю.А., Минакова О.В. Программный модуль расчета физического износа зданий на основе экспериментальной оценки их повреждений // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 12. С.17-25.
Серых Инна Робертовна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,
Чернышева Елена Владимировна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова,
Дегтярь Андрей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, [email protected], Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
ENSURING LIVING CONDITIONS PERSONNEL IN CARRIER SURVEY STRUCTURES OF PRODUCTION PREMISES
I.R Serykh, E.V. Chernysheva, A.N. Degtyar
The materials of the article present the results of a comprehensive inspection of the warehouse production building, within the framework of which the technical condition of building structures is examined from the point of view of the safety of their operation; level of personnel safety; establishing the causes of damage; development of recommendations for further operation. All listed measures are aimed at improving the reliability of construction structures and reducing power consumption during the operation of the building while maintaining the security of its operation by the working personnel. As part of the survey, a vertical calculation was performed in the LIRA-CAD software complex in a linear and non-linear way, taking into account the most unfavorable application of loads.
Key words: inspection of structures, defects and damage to structures, safe operation, safety of life of personnel.
Serykh Inna Robertovna, candidate of technical sciences, docent, inna_ad@,mail.ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,
Chernysheva Elena Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, bel-lena_ 74@,mail. ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,
Degtyar Andrey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, head of chair, [email protected], Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov
Reference
1. Serykh I.R., Chernysheva E.V., Degtyar A.N. Assessment of load capacity in floor constructions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 698. P. 022001.
2. On the issue of surveying the technical condition of civil buildings / L.A. Su-leimanova, A.G. Kozlyuk, E.S. Glagolev, M.V. Marushko // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2016. No. 7. P. 32-36.
3. Shutova M.N., Yevtushenko S.I. Application of an integrated approach to determining the residual resource of an industrial building with deformed rafters // Construction and architecture. 2019. V. 7(3). P. 30-35.
4. Determination of service life of structures, buildings and structures / N.G. Kelasyev [and others] // Industrial and civil construction. 2020. V. 2. P. 12-17.
5. Mitasov V.M., Dobrachev V.M. Developments on the examina-tion, strengthening, restoration, reconstruction of buildings and structures and testing of building structures // Izves-tia of higher educational institutions. Construction. 2010. V. 3(615). P. 122-127.
6. Technical and economic assessment of the durability and residual service life of the construction object / V.A. Khairullin, A.S. Salov, I.G. Terekhov, R.B. Masalimov // Discussion. 2022. V. 6(115). P. 52-70.
7. Kolinichenko A.F., Likhnenko E.V., Adigamova Z.S. Determination of strength and operational characteristics of industrial facilities: regulation and technical aspect // Industrial and civil construction. 2019. V. 3. P. 48-54.
8. Garkin I.N., Agafonkina N.V. Some aspects of the inspection of building structures during overhaul // Modeling and structural mechanics. 2022. V. 16. P. 103-108.
9. Procedure for determining the operational safety of buildings and their structures / T. Trekin [and others] // Academia. Architecture and Construction. 2022. V. 4. P. 152-159.
10. Stupshin L.Yu. Assessment of the condition of load-bearing structures of buildings and structures: life of load-bearing capacity of structures with defects // Industrial and civil construction. 2017. Vol. 10. P. 39-44.
11. Consideration of the joint effect of defects on the load-bearing capacity of structures / A.M. Efremov [and others] // Industrial and civil construction. 2022. Vol. 8. P. 11-18.
12. Residual life of structures of buildings and structures / A.N. Degtyar, I.R. Serykh, L.A. Panchenko, E.V. Chernysheva // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2017. No. 10. P. 94-97.
13. Malakhov A.V., Kosinov V.V. On the determination of the technical condition of building structures based on a comprehensive assessment of construction production // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019. No. 6. Pp. 22-27.
14. Study of the quality of electric power of traction substations of a high-mountain mine / R.V. Klyuev, O.A. Fomenko, I.I. Bosikov, O.A. Gavrina // Bulletin of Tula State University. Earth Sciences. 2021. Issue 4. Pp. 399-416.
15. Improving the methodology for predicting deformations of building structures of unfinished construction projects during construction and technical examinations / P.V. Da-videnko [and others] // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019. No. 5. Pp. 90-98.
16. Kuripta O.V., Vorobyova Yu.A., Minakova O.V. Software module for calculating the physical deterioration of buildings based on an experimental assessment of their damage // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019. No. 12. P. 17-25.
