МЧС России

Федеральный центр науки и высоких технологий

«Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций»

 

Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений

 

Москва 2003 г.

 

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 выражается 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 Волгодонске, Санкт-Петербурге, Москве, Израиле 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 сертификации инженерной безопасности зданий (сооружений) была проведена в Российской Федерации, в республиках Турция, Греция и Германия.

К методике прилагается «Сертификат инженерной безопасности здания» (см. Приложение).

Методика была разработана Федеральным центром и принята Госстроем России в рамках выполнения научно-технического отчета по договору № 16-02-69/01 от 10.08.2001.

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 (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) - это величина, характеризующая утрату первоначальных технико-эксплутационных качеств (прочности, устойчивости, надежности и т. д.) в результате воздействия природно-техногенных факторов.

Инженерный риск обрушения здания (сооружения) - это величина, зависящая от степени повреждения и характеризующая вероятность обрушения здания (сооружения) для рассматриваемого интервала времени, 1/год.

Инженерная безопасность здания (сооружения) - это 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 прилегающем 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 таблицу 1.

Таблица 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 географических направлений.

2.1.4. Снимаются 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, тахиометр - 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 делается вывод:

о геометрических особенностях объекта (правильная или неправильная конфигурация, протяженность, высота, заглубленность и т.п.);

о особенностях строительной площадки (ровная, наклонная, пересеченная, имеется подпорная стена), наличие рядом оврагов, ручьев и т.д.;

расположение соседних объектов (в непосредственной близости или на достаточном удалении);

степень 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 (расчетной схемы) и планировочного исполнения объекта, размеров основных конструктивных элементов, их структуры.

Перечень выполняемых работ:

2.2.1. На основе изучения исходной информации по первому разделу составляется план диагностики здания (сооружения). В плане определяется перечень работ, места отрывки шурфов и вскрытия штукатурки (других отделочных материалов) на конструктивных элементах позволяющих уточнить конструктивную схему (тип) и особенности планировочного исполнения здания (расчетной схемы). Если конструктивная расчетная и планировочная схема ясны, то работы по уточнению не проводятся, 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. 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. 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. Здания с деревянным каркасом с заполнителем из самана или глины и легкими перекрытиями.

тип Б1 - местные здания. 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, деревянные, 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 определяется материал; условия изготовления; условия работы; форма; конструкция; глубина заложения.

Для свайных фундаментов определяется: 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 определяется: материал; конструктивная схема.

Для бетонных элементов определяется: наличие каркаса; размеры панелей (блоков); структура бетона; наличие армирования в панелях (блоках); конструктивная схема.

Для каменных конструкций определяется: материал кладки; конструктивное решение кладки; материал связывающего раствора; наличие и характеристика защитного слоя; наличие армирования и усиления.

Для деревянных конструкций определяется: 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 грунтового 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.

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 геосейсмические глубинные скоростные разрезы и геосейсмические параметры, на основе которых с учётом результатов вскрытия фундаментов и инженерно-геологических данных составляется сейсмогеологический разрез, отражающий строение основания здания.

2.3.4. Калибровка данных сейсморазведки производится по результатам шурфления, бурения или зондировки. При необходимости выполняется электроразведка грунтов.

2.3.5. Обобщенные геолого-сейсмические характеристики разреза, упругие и физико-механические свойства грунтов оформляются в виде таблицы 2.

Таблица 2

 

Примечание: УГВ-уровень грунтовых вод, Vp-скорость продольных волн, Vs -скорость поперечных волн, m-коэффициент Пуассона, Ed-динамический модуль упругости (модуль Юнга), r- плотность при естественной влажности, Е-модуль деформации. Физико-механические свойства определены эмпирически по корреляционным зависимостям Vp, Vs.

 

Состав группы исполнителей: руководитель работ, инженер - геофизик - геолог, инженер - строитель.

Оборудование: сейсморазведовательный комплекс, электроразведовательный комплекс, буровая зондировочная установка, ручной зонд глубокого зондирования грунта РГЗ-2.

2.3.6. В выводах отражается однородность площадки в геосейсмическом отношении. Указываются особенности строения грунтового массива площадки и расположения грунтовых вод, физико-механические 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 возможного прогнозирования их развития в процессе эксплуатации.

Перечень выполняемых работ:

2.4.1. До начала обследования конструкций в здании намечаются и согласовываются 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, необходимые для проведения предварительного обследования.

2.4.2. Натурное 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 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 таблице 3.

Таблица 3

Оценка степени повреждения и износа

 

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; отношения положений конструктивных элементов по отношению к разбивочным осям.

- Визуальное обследование местности расположения здания (сооружения) 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 каждой стоянки тахеометра.

- По результатам геодезической съемки составляются графики отклонений в системе координат.

- По графикам определяются максимальные отклонения и сравниваются с предельными значениями дополнительных деформаций зданий (таблица 4).

- Производится уточнение категории технического состояния здания (сооружения).

Таблица 4

Предельные дополнительные деформации существующих зданий

 

Примечание. Здания и сооружения, отнесенные к IV и V категориям состояния конструкций, находятся в аварийном состоянии и не допускают каких-либо дополнительных деформаций.

 

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, тахиометр, 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 горизонтальные 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. Принцип работы прибора основан на измерении параметра акустического импульса, возникающего на выходе склерометра при соударении бойка о поверхность контролируемого материала.

2.5.4. Поверхностная и объемная прочности бетона и других строительных конструкций определяется альтернативным способом с помощью ультразвукового прибора.

Ультразвуковой метод определения прочности бетона регламентирован ГОСТ 17624.

Результаты измерений прочности обрабатываются с применением методов вероятностно-статистического анализа и помещаются в таблицы (табл. 5):

Таблица 5

 

где:

М_R - математическое ожидание прочности материала, МПа;

s_R - среднеквадратическое отклонение прочности материала, МПа;

R - прочность материала, МПа.

Прочность материала определяется по следующей формуле:

R = m_R - 1,65×s_R

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 параметрах проектирования согласно ГОСТ 22904-78 определяется соответствующими приборами.

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 выводе по разделу определяются физико-механические и геометрические параметры основных несущих конструктивных элементов здания (сооружения), выявляется равномерность (равнопрочность) 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.

Перечень выполняемых работ:

2.6.1. На схеме определить места расстановки и калибровки датчиков и места нанесения импульсных ударов. Как правило, датчики должны устанавливаться 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 схеме.

 

Рис. 1 Схема расположения датчиков

2.6.2. Калибровка датчиков производится при их установке, как можно ближе к источнику импульсного воздействия.

Датчики должны быть одинаково сориентированы относительно осей Х, Y, Z здания. Ось Х совпадает с длинной стороной здания, ось Y с короткой. Соответственно длинная и короткая сторона датчика являются осями Х и Y.

2.6.3. Производятся динамические испытания конструкций. Наносятся удары нагружающим устройством (боксерской грушей массой 30 кг) по направлениям X и Y. Для получения надежных результатов испытания дублируются. По полученным 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:

 

T₁=α×n,

где n - количество этажей в здании, α - коэффициент, зависящий от конструкции здания и вида его основания. Для наиболее распространенных типов зданий, при грунтах средней плотности коэффициент α определяется по таблице 6.

Таблица 6

№ п/п	Тип здания	Коэффициент α
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 таблице 7.

Таблица 7

 

Состав группы исполнителей: руководитель работ, оператор - диагностик.

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.

2.6.5. В выводах определяется степень повреждения здания (сооружения), определяются места расположения возможных дефектов, устанавливается связь с результатами визуального и неразрушающего контролей. Устанавливается степень связи фундаментов здания с грунтами. Определяется отклонение экспериментально полученных значений динамических параметров от нормативных (полученных расчетным путем) значений. Определяется степень износа здания (сооружения) в процентах.

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 конструктивных 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 повреждении 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 таблице 8.

Здание (сооружение) считается пригодным к эксплуатации без проведения мероприятий по его усилению или ремонту, если степень повреждения не превышает 2-ю степень.

Таблица 8

 

Приемлемость величины инженерного риска обрушения здания (сооружения) определяется по таблице 9.

 

Таблица 9

Методические рекомендации по составлению раздела «Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций» проектов строительства предприятий, зданий и сооружений, утверждённые Первым заместителем Министра МЧС РФ 12.09.2001 г.

Критерии для зонирования территории по степени опасности чрезвычайных ситуаций

 

 

2.8. Рекомендации по повышению инженерной безопасности здания

На основе полученных диагностических и расчетных данных о уровне повреждения (процент 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 у основания здания;

усилению (возведению) подпорных стенок;

усилению фундаментов;

усилению основных несущих конструктивных элементов;

ремонт ограждающих конструкций;

организации отвода осадков от основания здания;

созданию защитных покрытий.

После проведения мероприятий по повышению безопасности здания при необходимости проводятся повторные диагностические измерения и расчеты для определения качества проведенных мероприятий по повышению инженерной безопасности здания.

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.

Пример исполнения «Сертификата инженерной безопасности здания» приведен в Приложении.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ГОСТ Р 22.0.02-94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Термины и определения основных понятий;

ГОСТ Р 22.0.03-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения;

ГОСТ Р 22.0.05-94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения;

ГОСТ Р 22.0.06-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Источники природных чрезвычайных ситуаций. Поражающие факторы. Номенклатура параметров;

ГОСТ Р 22.0.07-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Источники техногенных чрезвычайных ситуаций. Классификация и номенклатура поражающих факторов и их параметров;

ГОСТ Р 22.0.08-96. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Взрывы. Термины и определения;

ГОСТ Р 22.1.01-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Основные положения;

ГОСТ Р 22.1.02-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения;

ГОСТ Р 22.1.05-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства технического мониторинга. Общие технические требования;

ГОСТ Р 22.1.03-99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинги прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов. Общие требования;

ГОСТ Р 22.1.04-96. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Аэрокосмический мониторинг. Номенклатура контролируемых параметров чрезвычайных ситуаций;

ГОСТ Р 22.1.07-99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных метеорологических явлений и процессов;

ГОСТ Р 22.1.04-99. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров;

ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету;

СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории;

СНиП 2.06.15-90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов;

СНиП 2.04.21-86. Расчет на прочность стальных конструкций;

СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы;

СНиП 22-01-95. Геофизика опасных природных процессов;

СНиП П-07-81*. Строительство в сейсмических районах;

СНиП 2-02.01.83. Основания зданий и сооружений.

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.

Правила оценки физического износа жилых зданий ВСН 53-86(р). Госгражданстрой, издание официальное. М., 1998 г.

Методика проведения обследований зданий и сооружений при их реконструкции и перепланировке. МРР-2.2.07 - 98. М., 1998 г.

Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. Москомархитектура. М., 1998 г.

С.В. Поляков. Сейсмостойкие конструкции зданий. М.: Высшая школа, 1983 г.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

Федеральный центр науки и высоких технологий

«Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций»

(ФЦ ВНИИ ГОЧС)

 

РОССИЯ: 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7

тел: 7-095-443 83 44

факс: 7-095-443 83 15

e-mail: planeta@ampe.ru

director@ampe.ru

Москва

 

Содержание

 

Введение

Техническое обследование здания, расположенного по адресу: г. Калининград, ул. Октябрьская, д. 31 - 37, проводилось в период с 20 по 23 сентября 2002 года с целью оценки технического состояния здания.

При проведении обследования использовались неразрушающие методы контроля прочности материалов фундаментов, основанные на применении электронного склерометра ИПС-МГ4, реализующего метод ударного импульса (ГОСТ 22690-88) и ультразвукового прибора УК-14ПМ (ГОСТ 17624).

Оценка общего состояния несущих конструкций зданий выполнена с помощью мобильного диагностического комплекса «Струна-2», реализующего динамический метод испытаний.

Для оценки грунтового основания, было проведено зондирование грунта на прилегающей территории. Всего пройдено 6 скважин на глубину до 10,0 м каждая. Зондирование проводилось с использованием ручного зонда глубокого зондирования РЗГ-2.

Инженерно-геологические условия обследуемого участка уточнены результатами, полученными с использованием цифровой 24-х канальной инженерной сейсморазведочной станции «Лакколит-24». Станция реализует метод преломленных и отраженных волн и предназначена для производства сейсморазведочных работ при инженерно-геологических испытаниях и сейсмическом районировании.

Результаты обследования с использованием неразрушающих методов испытаний строительных конструкций и результаты динамического зондирования грунтов представлены в соответствующих разделах.

1. Общие сведения о здании

Таблица 1.1

№ п/п	Наименование параметра (элемента) здания	Характеристика параметра (элемента) здания
1.	Страна	Россия
2.	Адрес здания	Калининградская обл., г. Калининград, ул. Октябрьская, д. 31, 33, 35, 37
1.	Назначение здания	Жилое
2.	Год постройки	1985 г.
3.	Количество этажей	Десять наземных этажей и подвал
4.	Наличие проектной документации	есть

 

 

 

Рис. 1.1. Ситуационная схема объекта

 

 

Фото № 1.1. Торцевой фасад жилого дома № 31 - 37 по оси 29

 

 

Фото № 1.2. Фасад жилого дома № 31 - 37 по оси А

 

 

Фото № 1.3. Фасад жилого дома № 31 - 37 по оси Д и осях 1 - 29

 

2. Объемно-планировочное решение здания

Таблица 2.1

 

3. Конструктивное решение здания

Таблица 3.1

№ п/п	Наименование параметра (или элемента) здания	Характеристика параметра (или элемента) здания
1.	Фундаменты	Ж/б ростверк по свайному основанию.
2.	Наружные стены	Однослойные керамзитобетонные панели.
3.	Перекрытие	Сплошные плоские железобетонные панели размером на комнату толщиной 10-16 см
4.	Покрытие	Бесчердачное совмещенное из плоских ж/б панелей
5.	Кровля	Четырехслойных рулонный ковер с утепляющими панелями из керамзитобетона
6.	Перегородки	Бетонные, толщиной 6 см
7.	Благоустройство территории (планировка, наличие отмостки)	Имеется отмостка
8.	Состояние здания по наружному виду	Аварийное
9.	План-схема основных несущих конструкций здания	План типового этажа представлен на рис. 3.1.

 

 

Рис. 3.1. План типового этажа

 

4. Результаты визуального обследования здания

Таблица 4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1. Фасад здания по оси Г с указанием дефектов и шириной раскрытия в мм
(если ширина раскрытия трещины не указана, то данная трещина замазана мастикой)

Рис. 4.2. Фасад здания по оси А с указанием дефектов и шириной раскрытия в мм
(если ширина раскрытия трещины не указана, то данная трещина замазана мастикой)

5. Результаты неразрушающего контроля состояния здания

В процессе обследования использовались приборы неразрушающего контроля: склерометр ИПС - МГ4 и ультразвуковой прибор УК-14ПМ. Ниже представлены результаты обследования фундаментов здания.

Таблица 5.1.

 

Таблица 5.2

 

Вывод:

Значения прочности обследуемых бетонных стен подвала соответствует нормативным значениям.

 

6. Полевые исследования грунтов

Для изучения геологического строения основания дома и оценки физико-механических характеристик грунтов выполнялись полевые исследования, включавшие динамическое зондирование и сейсмическое профилирование корреляционным методом преломлённых волн (КМПВ).

Основной задачей динамического зондирования являлось уточнение положения уровня подземных вод (УПВ). Динамическое зондирование производилось малогабаритной установкой РЗГ-2. Зондирование заключалось во внедрении пенетрационного наконечника падающим грузом. Динамическое сопротивление грунта, определялось количеством ударов, необходимым для внедрения на глубину 10 см. Глубина зондирования, определявшаяся техническими возможностями установки, варьировала от 6 до 9 м. Динамические зондирования выполнены в 4 точках.

Сейсмические исследования выполнялись по 5-точечной системе наблюдений встречных и нагоняющих годографов продольных и поперечных сейсмических волн. Возбуждение сейсмических волн производилось ударами кувалды весом 16 кг. При каждой расстановке удары производились в пяти пунктах, равномерно распределенных по профилю. Длина одной расстановки составляла 50 м, длина профиля - 100 м. Глубина исследования при этом достигала 30 м. Регистрация сейсмических волн производилась 24-х канальной цифровой станцией «Лакколит-24».

Расположение точек динамического зондирования, а также схема сейсмического исследования представлена на схеме сбора фактического материала (рис. 6.1).

 

 

Рис. 6.1. Схема сбора фактического материала

 

Обработка сейсмограмм производилась на ПЭВМ по программам SES (корреляция волн и построение годографов), GODOGRAF (построение скоростных разрезов) и KMPV (определение преломляющих границ, пластовых скоростей).

На основе комплексной обработки материалов полевых исследований с учетом данных предыдущих инженерно-геологических изысканий(1984, 1987 гг) определены физико-механические свойства грунтов площадки дома и составлен геосейсмический разрез площадки дома (таблица 6.1, рис. 6.2).

Таблица 6.1

 

Примечание: УПВ - уровень подземных вод;; Ед - модуль деформации; Vp, Vs - скорости продольных и поперечных волн; К - отношение Vp/Vs; m- коэффициент Пуассона. Значения плотности и модуля деформации получены по Vp, Vs.

 

Рис. 6.2. Геосейсмический разрез площадки дома

 

Рис. 6.3. Сводная скоростная характеристика разреза площадки дома

 

Разрез площадки в пределах исследованной глубины представляет 5-слойную геосейсмическую модель (рис. 6.2, 6.3):

Поверхностный слой мощностью до 4 - 5 м представлен песками, строительным мусором;

Слой 2 мощностью 2 - 7 м представлен водонасыщенным торфом. При этом к кровле слоя приурочен уровень подземных вод, отмечаемый резким увеличением скорости продольных волн при незначительном увеличении скорости поперечных волн (К > 3). Величина отношения Vp/Vs характеризует степень обводнения грунта;

Слой 3, прослеживаемый с глубины 6 - 12 м, представлен водонасыщенными глинистыми илами;

Слой 4, прослеживаемый с глубины 11 - 17 м, представлен водонасыщенными пылеватыми песками, средней плотности;

Слой 5, прослеживаемый с глубины 17 - 23 м, представлен водонасыщенными песками, мелкими, средними, средней плотности.

В целом геосеймический разрез характеризуется градиентным нарастанием скоростей (рис. 6.3). Скорости сейсмических волн в основании дома (слои 2 - 5), являющиеся одним из основных показателей состояния грунта, находятся в пределах Vp = 700 - 1700 м/c, Vs = 220 - 400 м/с.

Анализ материалов предыдущих изысканий, данных наблюдений за осадками фундамента, показали, что основной причиной деформации конструкций дома явились неравномерные осадки фундамента вследствие недостаточного заглубления свай без предварительных испытаний их статическими нагрузками. Так, по проекту концы свай опираются на заведомо слабопрочные пылеватые пески средней плотности (глубина забивки свай по исполнительной схеме составляет 15 - 16 м от низа ростверка). Причем устройство свайного фундамента на слабых водонасыщенных грунтах произведено без обязательного в таких случаях статического испытания свай. Дополнительное наращивание свай до 18 м также не обеспечило необходимую несущую способность, так как концы свай не везде внедрены в плотные пески, особенно, между подъездами 31 - 37, где отмечаются наибольшие осадки.

Настораживает факт возобновления осадков со 2-й половины 2001 года после относительной их стабилизации, вызванного, вероятно, значительными колебаниями уровня подземных вод. Это свидетельствует о потенциальной угрозе продолжения неравномерного оседания фундамента, что приведет к разрушению дома по достижении критического запаса прочности несущих конструкций. Негативную роль сыграли, очевидно, воздействия при наращивании свай, когда в качестве упора задавливающему домкрату служили несущие конструкции дома.

Из вышесказанного следует, что никакие меры по усилению наземной части дома не обеспечат прочность конструкций без достижения необходимой несущей способности свайного фундамента. Последнее может быть выполнено лишь после сноса наземной части дома.

 

Выводы

В результате полевых инструментальных исследований определено геолого-геофизическое строение разреза площадки.

Основанием свайного фундамента являются водонасыщенные пылеватые пески средней плотности и водонасыщенные плотные пески (модули деформации 17 и 32 МПа). При этом на флангах сваи опираются на плотные пески, а в срединной части дома - на пески средней плотности.

Причиной неравномерных осадок фундамента, приведших дом в аварийное состояние, является недостаточная заглубленность свай, не обеспечивающих необходимую несущую способность.

Остановить процесс неравномерных осадок фундамента представляется реальным лишь внедрив все сваи в плотные пески, обеспечив необходимую несущую способность, что возможно выполнить после сноса дома.

Неблагоприятным физико-геологическим фактором площадки является высокий уровень подземных вод, обусловленный ее геоморфологическим положением (потенциально затопляемая низкая терраса р. Перголь) и большая мощность сильносжимаемых торфяно-илистых отложений.

7. Результаты динамического испытания зданий

Для определения динамических параметров зданий и выявления мест скрытых дефектов в конструкциях применялся мобильный диагностический комплекс «Струна-2» , включающий:

нагружающее устройство -1;

трёхкомпонентные сейсмовибрационные датчики -2;

соединительные кабели -3;

многоканальный аналого-цифровой преобразователь -4;

компьютер с пакетом программ для анализа сейсмовибрационных сигналов - 5.

 

 

Динамические испытания проводятся с целью определения динамических и жесткостных характеристик, несущей способности конструктивных элементов зданий и сооружений, выявления скрытых дефектов. Измерения параметров свободных колебаний производятся с помощью мобильного комплекса. Поэтажно расставляются датчики и на верхнем этаже по направлениям X и Y наносятся удары нагружающим устройством (боксерской грушей массой 30 кг). В результате обработки виброграмм определяются частоты и периоды собственных колебаний по нескольким тонам, строятся эпюры относительных ускорений.

 

Схема расположения датчиков № 1

 

Дом № 31

Ось Х

Калибровка

 

Эксперимент

 

По оси Y

Калибровка

 

Эксперимент

Данные по оси Y

 

 

Эпюра по оси Y

 

Дом № 33

По оси X

Калибровка

 

Эксперимент

Данные по оси X

 

 

Эпюра по оси X

 

Ось Y

Калибровка

 

Эксперимент

 

Данные по оси Y

 

 

Эпюра по оси Y

 

Дом № 35

По оси X

Калибровка

 

Эксперимент

 

Данные по оси X

 

 

Эпюра по оси X

 

Ось Y

Калибровка

 

Эксперимент

 

Данные по оси Y

 

 

Эпюра по оси Y

 

Дом № 37

Ось X

Калибровка

 

Эксперимент

 

Данные по оси X

 

 

Эпюра по оси X

 

Ось Y

Калибровка

 

Эксперимент

 

Данные по оси Y

Этаж	Канал	Рез. Частота, Гц	Период, мс	Коэф. затухания	Декрем. затухания	Фаза	Отн. ампл.	Эпюра	Период, мс	Частота, Гц
4	x4s1	2.174	460	-6.416	2.951	+	0.264	1.000	410	2.5
3	x3s1	2.083	480	-3.376	1.621	+	1.000	-0.070
2	x1s1	3.333	300	-1.709	0.513	+	0.046	0.013
1	x2s1	2.500	400	-16.566	6.626	+	0.517	0.050
4	x4s2	7.143	140	1.405	-0.197	+	0.218	0.142	145	6.9
3	x3s2	6.250	160	2.443	-0.391	+	1.000	1.000
2	x1s2	7.143	140	1.900	-0.266	?+	0.268	-0.392
1	x2s2	7.143	140	1.243	-0.174	?+	0.194	0.012
4	x4s3	17.347	58	0.101	-0.006	?-	0.139	-0.014	56	17.8
3	x3s3	17.708	56	-0.822	0.046	+	1.000	1.000
2	x1s3	18.085	55	-1.240	0.069	+	0.111	0.007
1	x2s3	18.085	55	-3.880	0.215	?-	0.325	-0.007