Проведены работы по обследованию и оценке технического состояния строительных конструкций здания цеха, расположенного в Челябинской обл., с. Еманжелинка.
Документация на здание заказчиком предоставлена в виде:
- рабочего проекта марки АС;
- технического паспорта на нежилое здание;
- технического отчета инженерно-геологических изысканий в 2014 году;
- технического отчета инженерно-геологических изысканий в 2015 году.
Данные о проведенных обследованиях здания отсутствуют или не предоставлены.
Акты освидетельствования скрытых работ и исполнительные схемы геодезической съёмки смонтированных конструкций, а также акт о приёмке в эксплуатацию законченного строительством объекта отсутствуют или не предоставлены.
Заключение составлено по результатам оценки технического состояния: конструкций фундаментов, ограждающих стен, колонн, балок покрытия, плит покрытия здания с целью определения возможности размещения заготовительного участка: печь нормализации, пресс ДГ2436, молот МК4140.01, печь нагревательная.
В комплексе работ по оценке технического состояния строительных конструкций нашими специалистами были выполнены следующие мероприятия:
- оценка предоставленной документации;
- визуальное обследование строительных конструкций с проведением необходимых замеров их сечений;
- фотографирование;
- инструментальное обследование строительных конструкций методами неразрушающего контроля;
- устройство шурфов фундаментов;
- инженерно-геологические изыскания;
- исполнительные схемы строительных конструкций здания;
- поверочные расчеты строительных конструкций здания;
- составление данного «Заключения».
Здание цеха представляет собой одноэтажное, однопролётное, прямоугольной конфигурации в плане, со смешанной конструктивной схемой сооружение. Здание отапливаемое без подвала. Внутри здания расположены отдельно стоящие подкрановые эстакады. Эстакады оборудованы двухопорными мостовыми кранами с дистанционным управлением. Функциональное назначение здания – производственное.
Конструктивные решения
Здание цеха состоит из двух частей:
- первая часть расположена в осях «1-11/12», рядах «А-Б», длина – 44,555 м, ширина – 8,4 м. Высота помещения до низа балок покрытия 5,495 м;
- вторая часть расположена в осях «11/12-17», рядах «А-В», длина – 36,0 м, ширина – 12,0 м. Высота помещения до низа балок покрытия 6,8 м.
Фундаменты здания:
- в осях «1-11/12» ленточные из бетонных блоков;
- в осях «11/12-17» по рядам «А, В» столбчатые монолитные железобетонные под колоннами каркаса; основанием самонесущих стен является фундаментные балки, опертые на столбчатый фундамент каркаса здания; по оси «17» ленточные из бетонных блоков.
Фундаменты стоек подкрановых эстакад столбчатые монолитные железобетонные.
Конструкции здания в осях «1-11/12»:
- ограждающие несущие стены выполнены кладкой из одинарного полнотелого глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе с устройством пилястр в местах опирания балок покрытия;
- балки покрытия (Б1) – сборные железобетонные, двускатные, двутаврового сечения;
- балки покрытия (Б2) – металлические, двускатные, составного сечения, выполненные из двух швеллеров и уголка;
- балка покрытия (Б3) – сборная железобетонная, таврового сечения;
- плиты покрытия (П1) – сборные железобетонные ребристые;
- плиты покрытия (П2, П3) – сборные железобетонные многопустотные;
- плиты покрытия (П6) – сборные железобетонные плоские;
- оконные проемы заполнены стеклоблоками;
- кровля совмещенная, двускатная, с наружным неорганизованным водостоком, с покрытием из волнистых асбесто-цементных листов по деревянной обрешетке.
Подкрановая эстакада в осях «1-11/12» выполнена из:
- стойки (Ст1) – стальные электросварные прямошовные трубы;
- стойки (Ст2) – стальные из двух спаренных электросварных прямошовных труб;
- подкрановые балки (КБ1, КБ2) – стальные, выполненные из прокатных двутавров;
- рельсы подкрановых путей – стальные прокатные;
- вертикальные связи (СВ1…СВ4) – стальные крестообразные, выполнены из прокатных уголков.
Каркас здания в осях «11/12-17» представляет собой систему плоских поперечных рам пролетами 12,0 м, установленных с шагом 6,0 м вдоль цифровых осей. Пространственная устойчивость обеспечивается жестким защемлением колонн в фундаментах здания.
Конструкции здания в осях «11/12-17»:
- колонны (К1) – сборные железобетонные, сплошного прямоугольного сечения;
- балки покрытия (Б4) – сборные железобетонные с параллельными поясами, двутаврового сечения;
- плиты покрытия (П4, П5) – сборные железобетонные ребристые плиты;
- ограждающие стены – выполнены из самонесущих железобетонных панелей, за исключением стены по оси «17», которая выполнена из стеновых блоков с участками кирпичной кладки;
- оконные проемы заполнены деревянными оконными блоками с двойным остеклением;
- кровля здания чердачная, двускатная, с наружным неорганизованным водостоком, с покрытием из волнистых асбестоцементных листов по деревянному дощатому настилу, уложенному по системе деревянных стропильных конструкций.
Подкрановая эстакада в осях «11/12-17» состоит из:
- стойки (Ст3) – стальные электросварные прямошовные трубы;
- подкрановые балки (КБ3) – стальные, выполненные из прокатного двутавра;
- рельсы подкрановых путей – стальные прокатные;
- вертикальные связи (СВ5, СВ6) – стальные крестообразные, выполнены из прокатных уголков.
ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ
Для выполнения проверочных расчётов в соответствии с СП 20.13330.2011 определены следующие нагрузки, действующие на строительные конструкции обследуемого здания:
- вес строительных конструкций (значения нагрузок указаны в таблице);
- снеговая нагрузка (расчётное значение 180 кг/м2 в соответствии с СП 20.13330.2011);
- ветровая нагрузка (нормативное значение 30 кг/м2 в соответствии с СП 20.13330.2011).
Коэффициент надёжности по нагрузкам γс принят в соответствии с СП 20.13330.2011.
При определении нормативных значений нагрузок собственный вес конструкций устанавливался по имеющимся чертежам и паспортам материалов и изделий с учётом данных замеров сечений, выполненных при обследовании.
Коэффициент надёжности по нагрузке от собственного веса конструкций в соответствии с указаниями п. 9.4 СП 13-102-2003 принят γf=1,1.
По результатам обследования и анализа предоставленной проектной документации собраны нагрузки, действующие на несущие конструкции здания. Результаты сведены в таблицу.
Расчёт несущего каркаса выполнен в программном комплексе «ЛИРА-САПР 2013». Расчётная схема представляет собой плоскую раму, в которой были учтены дополнения в нагрузках, внесенные в процессе эксплуатации. Для анализа влияния вибраций, опорные узлы балок покрытия были запроектированы относительно шарнирными (имеющие свойства шарнира при превышении значений вибрационных нагрузок).
Влияние колебаний фундаментов машин на расположенные вблизи конструкций зданий и сооружений лимитируется допускаемыми амплитудами.
Фундаменты машин с динамическими нагрузками являются источниками распространяющихся в грунте волн, оказывающих вредное влияние на расположенные вблизи конструкций зданий и сооружений.
Вибрации, распространяющиеся от фундаментов машин, могут вызвать неравномерные осадки фундаментов зданий и дополнительные напряжения в конструкциях близрасположенных зданий и сооружений, что приводит к образованию в них трещин и даже разрушению.
При размещении машин и оборудования с динамическими нагрузками и назначении безопасных расстояний до объектов, чувствительных к вибрациям, уровень вибраций, распространяющихся в грунте от фундаментов машин, оценивается по формуле
a_s=a_0 {1/δ[1+(δ-1)^2 ] +(δ^2-1)/((δ^2+1) √3δ)},(1),
где:
аs – амплитуда вертикальных (горизонтальных) колебаний грунта на поверхности в точке, расположенной на расстоянии r от оси фундамента, т.е. источника волн в грунте;
a0 - амплитуда свободных или вынужденных вертикальных (горизонтальных) колебаний фундамента, т.е. источника волн в грунте на уровне его подошвы, определяемая для различных видов машин по формулам обязательных приложений;
d = r/r0 (2);
здесь r - расстояние от оси фундамента-источника до точки на
поверхности грунта, для которой определяется амплитуда колебаний;
r0 - приведенный радиус подошвы фундамента-источника,
r_0=√(A⁄π) (3);
Частоту волн, распространяющихся в грунте, следует принимать равной частоте колебаний фундамента машины.
Амплитуду вертикальных колебаний фундамента при центральной установке машины а0, м, следует определять по формуле
а_0=((1+ξ)∙J_Z)/((1+1,67〖∙ξ〗_Z)∙λ_Z∙m) (4);
ξ_z - доля критического затухания колебаний;
ξ - коэффициент восстановления скорости удара;
Jz - импульс вертикальной силы, кН∙с(тс×с);
J_Z - угловая частота собственных вертикальных колебаний фундамента, с-1;
m - масса всей установки (фундамента с засыпкой грунта на его обрезах и выступах и машины), т(тс×с2/м);
J_Z=m_0 ν; (5)
mо - масса поступательно движущихся рабочих частей пресса, т (тс×с2/м);
v - скорость поступательного движения рабочих частей пресса в момент удара, м/с;
ν=√((2∙Е_sh)/m_0 ); (6)
λ_z=√(K_Z/m); (7)
Kz - коэффициенты жесткости основания, кН/м (тс/м)
Е_sh – энергия удара (кДж)
K_z=C_x∙A (8)
ξ_z=6∙√(E/(C_Z∙p)) (9)
р - среднее статистическое давление под подошвой фундамента;
При отсутствии экспериментальных данных значение Сz для фундаментов с площадью подошвы А не более 200 м допускается определять по формуле:
C_z=b_0 E(1+√(A_10/A)), (10)
b0 - коэффициент, м-1, принимаемый равным для песчаных грунтов 1, для супесей и суглинков 1,2, для глин и крупнообломочных грунтов 1,5;
Е - модуль деформации грунта под подошвой фундамента, кПа (тс/м2), определяемый в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83;
А - площадь подошвы фундамента, м2. Для фундаментов с площадью подошвы А.
Для оценки влияния динамической вибрационной нагрузки на строительные конструкции каркаса здания были выполнены следующие расчеты:
- определение амплитуды колебаний фундамента под молотами М2145 и МК4140.01 (для расчетов были приняты фундаменты по серии 3.004.1-12 в. 0-1/90);
- определение амплитуды колебаний конструкций здания;
- расчет рамы здания с учетом динамической вибрационной нагрузки;
- расчет рамы крановой эстакады;
- расчет влияния колебаний на сварные швы опорных узлов балок покрытия;
- расчет существующих связей;
- расчеты опорного узла стоек крановой эстакады в осях «11/12-17».
В результате поверочных расчетов выявлено, что при работе молотов М2145 и МК4140.01 в фундаментах оборудования и в каркасе здания возникают амплитудные колебания:
- амплитуда колебаний фундамента под молотом М2145 составляет 5,1 мм.
- амплитуда колебаний фундамента под молотом МК4140.01 составляет 1,5 мм.
- амплитуда колебаний фундамента под каркасом существующего здания составляет 3,4 мм.
Вследствие амплитудных перемещений каркаса здания в сварных швах опорных узлов балок покрытия, расположенных в осях «11/12-17», возникают нетипичные усилия, превышающие допустимые и требуют усиления.
В результате поверочных расчетов выявлено, что связи СВ2, СВ4, СВ6 не удовлетворяют условиям предельной гибкости и требуют усиления.
Разрушение защитного слоя бетона в продольном ребре плиты покрытия с оголением и коррозией рабочей арматуры.
Неорганизованный проем в плите покрытия.
