Дефекты и повреждения зданий и конструкций: классификация и последствия

Дефекты и повреждения зданий и конструкций: классификация и последствия

Технологическое обследование зданий и сооружений направлено в первую очередь на выявление дефектов, повреждений, следов износа. На основе полученных сведений группа экспертов принимает решение о категории технического состояния объекта, дает рекомендации по дальнейшей эксплуатации.

Дефекты зданий и сооружений – это несоответствие несущих и ограждающих конструкций нормативным или проектным требованиям, нарушение целостности элементов и отдельных узлов.

Выявляя дефекты, устанавливая их значимость и разрушающую силу, можно сделать выводы о возможности дальнейшего функционирования любого объекта. Также экспертиза укажет на необходимый перечень мероприятий, способных:

• остановить или замедлить разрушение строения;
• устранить строительные ошибки и проектные несоответствия;
• продлить срок эксплуатации сооружения.

Общая классификация дефектов конструкционных элементов строений

Техническое обследование зданий не допускает игнорирования даже самых малейших дефектов. Для удобства работы, выявления дефектных участков, а также качественного или количественного анализа все разрушения разделены на группы. Основная классификация делит дефекты и повреждения по:

• последствиям проявления;
• причинам появления;
• особенностям распространения;
• времени образования;
• специфике и характеру разрушения;
• методам выявления;
• интенсивности;
• возможности устранения до нормативных показателей.

В каждой группе есть свои подкатегории, позволяющие более детально проводить анализ и делать объективные выводы техническим экспертам.

Проявление последствий дефектов

По степени влияния на эксплуатационные показатели объекта и особенностям проявления выделяют дефекты конструкционных узлов:

• несущих – влияют на прочностные показатели и устойчивость объекта;
• ограждающих – ослабляют отдельные узлы и ухудшают эксплуатационные показатели объекта;
• второстепенных – негативно сказываются на эксплуатационных параметрах строений.

Причины повреждений

Дефекты возникают по самым разным причинам. Среди значимых принято выделять:

• влияние окружающей среды или техногенные факторы;
• проблемы технологической природы, проявляющиеся изнутри;
• ошибки проектирования, строительства или инженерно-геологических изысканий;
• нарушение требований к условиям эксплуатации объекта.

Время образования дефектов

Проявляются дефектные погрешности также в самое разное время. Это позволяет выделить еще одну классификационную категорию – время проявления:

• при строительстве;
• в период эксплуатации;
• после аварии, стихийного бедствия, техногенной катастрофы.

Методы выявления

Дефектные аномалии выявляют разными способами. По особенностям обнаружения классификация следующая:

• при визуальной оценке – явные дефекты;
• инструментальными или лабораторными методами – скрытые дефекты.

Специфика и характер разрушений

Протекание процессов разрушения позволяет разделить дефекты на:

• механические – возникают по причине перегрузок, проседания грунта, ударного воздействия, сейсмической активности, взрывов;
• физические – формируются в первую очередь из колебаний температур и влажности;
• химические – появляются из-за коррозии, окислительных процессов, влияния агрессивных сред;
• биологические – воздействие плесени, грибка.

Последствия дефектов в зданиях и конструкциях

Все виды дефектов негативно влияют на целостность, устойчивость и несущие параметры конструкций. По угрозе конструкциям и эксплуатационным характеристикам объектов дефекты принято делить на группы:

• Первая – указывает на угрозу аварии и полной потери целостности по причине обрушения или деформации.
• Вторая – снижается несущая способность основных конструкционных узлов, и, хотя объект сохраняет целостность, эксплуатировать его невозможно.
• Третья – обязывает повысить расходы на ремонт и обслуживание для сохранения эксплуатационных свойств строения.

При невыполнении требований по зданиям в третьей группе риска есть вероятность ухудшения ситуации и назначения более критичной категории при следующем техническом обследовании.

Еще одна градация обращает внимание на масштаб повреждений из-за комплексного влияния дефектов и указывает на возможность или невозможность восстановления объекта:

• малый объем повреждений до 5% – дальнейшая эксплуатация разрешается;
• слабая выраженность дефектов до 15% – есть потребность в ремонте и усилении отдельных узлов;
• уровень повреждений средний до 25% – встает вопрос о качественном капитальном ремонте;
• сильные дефектные разрушения до 50% – капремонт проводится с заменой отдельных элементов.

При снижении несущих показателей более чем на 50% объектам предписывают демонтаж, так как риск обрушения критичен.

Дефекты зданий и сооружений разнообразны. Все они несут опасность для объекта. Многогранная классификация дефектов позволяет учесть все аномалии, правильно определить категорию технического состояния, дать верную оценку по перспективам эксплуатации.

Дефекты и повреждения металлоконструкций

Металлоконструкции, созданные на сварных и/или резьбовых соединениях, широко применяются в строительстве. Их использование позволяет упростить и ускорить сооружение несущих каркасов зданий, устройство кровель и фасадов, возведение мостов, создание малых архитектурных форм.

Металлоконструкции разделяют на стальные, предназначенные для восприятия серьезных нагрузок, и легкие из алюминиевых сплавов, применяемые в ограждающих элементах и при проведении отделочных работ. Качество создания и монтажа стальных несущих металлоконструкций регламентируют ГОСТы, ОСТы, СНиПы, СП.

Дефекты и повреждения стальных конструкций

Несоблюдение норм проектирования, нарушение правил создания и монтажа металлоконструкций приводят к отклонениям от проектных геометрических характеристик и нормативных параметров качества. Такие несовершенства, определяющие начальное состояние конструкции, называют дефектами.

В процессе эксплуатации металлоконструкции могут получить повреждения. Причины их появления: дефекты создания и монтажа, нарушение стандартных правил эксплуатации или оба этих фактора одновременно. Повреждения развиваются постепенно. Интенсивность этого процесса зависит от начального состояния конструкции, длительности эксплуатации, характера и силы внешних воздействий.

Выявить дефекты и повреждения металлических конструкций позволяет экспертиза, правила проведения которой регламентирует СП 13-102-2003.

Виды дефектов и повреждений

Дефекты и повреждения металлических конструкций по виду условно разделяют на следующие группы:

• Отсутствие части поперечного сечения, предусмотренного проектной документацией, или ослабление последнего из-за его замены при создании, установке, использовании конструкции. Поперечное сечение также ослабляют абразивный износ и коррозионные процессы. Характеристикой ослабления поперечного сечения является отношение фактической площади сечения к проектной.
• Прогиб элемента по длине. Одна из характеристик этого несовершенства – отношение прогиба к длине элемента.
• Трещины в теле металлических конструктивных элементов, сварных швах и околошовныхучастках. Продольные трещины характеризуются длиной, поперечные – отношением ослабленной площади к предусмотренной проектом или отношением длины трещины к ширине пораженного конструктивного элемента.
• Некачественные сварные швы. В перечень этих дефектов входят отсутствующие или неполномерные швы, а также изготовленные с нарушением технологических правил.
• Локальное искривление или вмятина. В этом случае измеряются длина или площадь искривленного участка.
• Отсутствие или ослабление крепежных деталей – резьбовых или заклепок. Дефект характеризуется отношением ослабленного или отсутствующего крепежа к его общему количеству.
• Смещение металлоконструкции относительно проектного положения. Характеризуется величиной смещения.
• Смещение элементов конструкции друг относительно друга. Измеряется значением взаимного смещения.
• Не предусмотренные в проекте зазоры в местах сопряжения элементов. Дефект характеризуется величиной зазора.
• Дефекты и повреждения лакокрасочного защитного покрытия металлоконструкций. Характеризуются площадью поврежденного антикоррозионного покрытия.
• Коррозионное разрушение тела элементов металлоконструкций и наплавленного металла. Измеряется толщиной слоя, поврежденного коррозией.

Разновидности основных дефектов и повреждений металлических конструкций по характеру и причинам возникновения

По характеру и причинам появления дефекты и повреждения металлоконструкций, находящихся в эксплуатации, разделяют на несколько групп.

Конструктивные

Эти дефекты возникают из-за ошибок в проектировании в случаях, если не были учтены все вероятные нагрузки, возможность изменения их величины, характера и/или направления во время эксплуатационного периода, вероятность колебаний температурного режима и влияния агрессивных сред. На эксплуатационные характеристики металлоконструкций негативно влияют недолговечные конструктивные и защитные материалы, заложенные в смете.

Производственно-строительные

Изготовление металлоконструкций осуществляется в заводских условиях или непосредственно на строительной площадке. В первом случае качество подготовительных, сварочных работ и мероприятий по нанесению антикоррозионных покрытий значительно выше.

Причинами дефектов и поврежденийна стадиях производства и монтажа металлоконструкций могут стать использование низкокачественных материалов, отклонение от допустимых проектных значений в ходе монтажа, проведение сварочных работ с нарушением технологических правил.

Производственно-строительные несовершенства металлоконструкций могут быть связаны снизким качеством антикоррозионного покрытия, частые дефекты лакокрасочного слоя:

• Кратеры – маленькие отверстия в окрашенном слое. Возникают из-за плохой подготовки поверхности, несоответствия типов растворителя и краски, слишком толстого окрашивающего слоя, присутствия в ЛКМ частиц или масел.
• Распространенный вид брака, при котором поверхность напоминает апельсиновую кору. Причина этого дефекта – нарушение технологических правил покраски металлоконструкций.
• Возникает из-за плохой подготовки поверхности и лакокрасочного материала, загрязнения сжатого воздуха при пневмораспылении.
• Появляется из-за неправильно подобранных вязкости ЛКМ и растворителя, нарушения технологических режимов нанесения и отверждения покрытия.
• Возникают на вертикальных и наклонных участках из-за некачественной подготовки поверхности, слишком высокой или низкой вязкости ЛКМ, неправильно выбранного давления воздуха при пневмораспылении, слишком маленького расстояния между краскораспылителем и поверхностью.

Эксплуатационные

Эксплуатационные повреждения возникают из-за ряда факторов, к которым относятся:

• Изменения во время эксплуатации условий окружающей среды. На целостность и долговечность конструкции отрицательно влияет длительное или периодическое воздействие высокотемпературных сред (воды, пара), агрессивных кислых или щелочных сред.
• Активное протекание коррозионных процессов из-за отсутствия своевременных антикоррозионных мероприятий.
• Приложение нагрузок, не предусмотренных проектом и приводящих к деформациям и утрате устойчивости металлоконструкций.

Разновидности повреждений в зависимости от вызывающих их воздействий

Воздействия, вызывающие появление повреждений, разделяют на следующие группы:

Механические (силовые)

Повреждения от силовых воздействий возникают в случаях, если на стадии проектирования были неправильно рассчитаны вероятные внешние нагрузки и внутренние усилия и, как следствие, неправильно подобраны сечения элементов. Еще одна возможная ошибка – неграмотное решение конструктивных узлов. Характерные признаки дефектов металлоконструкций, возникших из-за таких просчетов: трещины в теле элементов и сварных швах, ослабление резьбовых и клепочных соединений, искривления, локальные прогибы, абразивный износ и, как следствие, утрата устойчивости металлоконструкции.

Механические повреждения могут возникнуть из-за изменения по сравнению с проектными: сечений элементов, размерных характеристик сварных швов, количества и/или типа крепежных элементов. Причинами их появления также являются нагрузки при эксплуатации, превышающие проектные величины, нарушение при монтаже взаимного расположения металлоконструкций, резкие и сильные удары. Механические повреждения вызывают: вырезка отверстий, не предусмотренных в проектной документации, и удаление проектных связующих элементов.

Конструкции, на которые воздействуют динамические нагрузки (подкрановые балки, балки рабочих площадок), подвергаются усталостным повреждениям. Для них характерно появление трещин в основном металле, сварных швах и на околошовных участках, ослабление или полное разрушение заклепочных и резьбовых соединений.

Температурные

Высокотемпературное воздействие приводит к короблению элементов, повреждению антикоррозионных покрытий, отрицательные температуры – к появлению хрупких трещин.

Повреждения от высоких температур чаще всего возникают в металлоконструкциях, эксплуатируемых в горячих цехах. В таких конструкциях обычно предусматривают подвижные связи, способные свободно перемещаться при изменениях температурного режима. Если такие подвижные связи отсутствуют, то в конструкциях появляются дополнительные напряжения циклического характера. Они приводят к образованию трещин и искривлению отдельных элементов. При температурах +100°C разрушаются антикоррозионные покрытия, а при +300…+400°Cпроисходит коробление элементов малой и средней толщины.

Повреждения, вызванные отрицательными температурами, обычно возникают в стальных конструкциях, эксплуатируемых на открытом пространстве или в неотапливаемых помещениях. Особенно опасно резкое охлаждение. Часто хрупкие трещины при низких температурах появляются в металлоконструкциях, изготовленных из кипящих сталей.

Химические и электрохимические

В результате химических и электрохимических воздействий происходит коррозионное разрушение стали, повреждение антикоррозионных покрытий. Для стальных конструкций, используемых на объектах производственного назначения, характерна электрохимическая коррозия.

Коррозионные повреждения разделяют на следующие группы:

• Общие равномерные и неравномерные. Располагаются по всей поверхности конструкции. Уменьшают толщину элементов и повышают внутренние напряжения.
• Имеют вид язв, питтингов, сквозных отверстий. Значительно повышают внутренние концентрации напряжения, приводящие к хрупкому разрушению металлоконструкций при резких механических воздействиях и отрицательных температурах.

Решением проблемы появления и развития повреждений металлоконструкций является их усиление путем увеличения площади сечения элементов, использования дополнительных связей или изменением конструктивных схем.

Источник https://spo-ural.ru/stati/defecti-zdaniy-i-konstruckciy-klasifikacia-i-posledstvia/

Источник https://www.adamantsteel.ru/info/articles/defekty-metallokonstrukciy/