Обследование строительных конструкций здания цеха №66

  • Click to enlarge image 1.jpg
  • Click to enlarge image 2.jpg
  • Click to enlarge image 3.jpg
  • Click to enlarge image 4.jpg
  • Click to enlarge image 5.jpg
  •  

Обследование строительных конструкций здания цеха №66 по адресу: г.Екатеринбург, ул.Монтерская, 3.

Заказчик - ООО «НПП Станкоматика».

Работа проводилась для определения фактического технического состояния несущих и ограждающих конструкций здания цеха, определения их несущей способности и разработки рекомендаций по их дальнейшей безопасной эксплуатации с учетом планируемого увеличения эксплуатационных нагрузок в результате введения в эксплуатацию погрузчиков (штабелеров) внутри здания, а также размещения новых тельферных линий.
Здание цеха №66 в осях 1-16/А-Д представляет собой трехэтажное строение промышленного назначения, прямоугольной формы в плане с размерами по осям 1-16/А-Д - 90м × 24м. На торце здания в осях 15-16/А-Д расположены административно-бытовые помещения рабочего персонала с размерами в плане – 6м×24м, между этажами устроены межэтажные помещения.
С западной части здания в уровне второго и третьего этажей в осях 2.1-3.1/Д-Л и 14.1-15.1/Д-Л устроены теплые переходы, служащие средством сообщения между зданиями цехов №65 и №66. Сообщение между этажами здания цеха №66 осуществляется при помощи лестнично-лифтовых узлов, расположенных в осях 1-2/А-Б и 15-16/А-Б. В ходе проведения обследования было установлено, что лифтовые узлы являются недействующими, лифтовое оборудование частично демонтировано.
С южной стороны здания в осях 0-1/А-Д устроена рампа, предназначенная для въезда и выезда погрузочно-разгрузочных транспортных средств, поверх которой устроен односкатный навес. С восточной стороны вдоль оси А/1-16 расположена рампа, незавершенная строительством. Со стороны осей Д/1-16 и 16/А-Д устроены асфальтовое и бетонное покрытия по грунтовому основанию. Какая-либо отмостка по периметру здания отсутствует, местами грунт вплотную примыкает к нижним рядам кладки наружных стен.
По конструктивной схеме здание выполнено по смешанной схеме, а именно:
- Часть здания в осях 1-15/А-Д выполнена по каркасной схеме, образованной четырехпролетными поперечными рамами, состоящими из колонн и ригелей перекрытий и покрытия, по верх которых устроены плиты перекрытий и покрытия;
- Торцевая часть здания в осях 15-16/А-Д выполнена по неполной каркасной схеме, образованной с одной стороны (по оси 15/А-Д) – четырехпролетной поперечной рамой каркаса здания, а с другой (по оси 16/А-Д) – несущей стеной, поверх которых устроены плиты перекрытий и покрытия;
- Теплые переходы выполнены по каркасной схеме, образованной поперечными однопролетными рамами, состоящими из колонн и ригелей перекрытий и покрытия, поверх которых устроены плиты перекрытий и покрытия.
Фундаменты под колонны каркаса здания выполнены железобетонными столбчатыми, под несущие наружные стены – ленточными. Наружные стены здания в осях 2-15/А-Д выполнены из крупных пенобетонных блоков с кирпичными вставками, наружные стены помещений, расположенные на торцах здания (в осях 1-2/А-Д и 15-16/А-Д), а также теплых переходов (в осях 2.1-3.1/Д-Л и 14.1-15.1/Д-Л) – из кирпичной кладки. Внутренние стены здания выполнены из кирпичной кладки и кладки газобетонных блоков, а также из стальных листов по стальному каркасу. Кладка элементов внутренних и наружных стен выполнена на цементно-песчаном растворе. Здание разделено поперечным деформационным швом по оси 9/А-Д.
Заказчиком планируется на 2 и 3 этажах здания ввести в эксплуатацию по 1 вилочному погрузчику грузоподъемностью по 1.25т или по 1 штабелеру грузоподъемностью по 1.2т, а также разместить новые тельферные линии грузоподъемностью по 1т.

Фундаменты. Для определения фактического исполнения фундаментов здания и глубины их заложения по согласованию с Заказчиком были выполнены 2 шурфа с наружной стороны здания:
• Шурф №1– фундамента несущей колонны основного каркаса здания в осях А/7;
• Шурф №2 – фундамента несущей стены по оси А/15-16.
При обследовании столбчатого фундамента из шурфа №1 по оси А/7 было установлено, что фундамент выполнен двухступенчатым со стаканной частью, предназначенной для замоноличивания в нее сборной железобетонной колонны. Высота верхней ступени составляет 300мм, нижней – 1000мм, стаканной части – 2400мм. Подошва откопанного фундамента расположена на отметке -4.280м, глубина заложения фундамента относительно уровня земли – 4.21м (недостроенной рампы). Размеры стаканной части в плане составляет – 1.2×2.34м, подошвы – 3.4×4.38м. Под подошвой обнаружена щебеночная подготовка толщиной 50мм. При проведении обследования было установлено, что прочность бетона столбчатых железобетонных фундаментов соответствует классу не ниже В15. Поверх стаканной части фундаментов устроена сборная железобетонная фундаментная балка, служащая опорой для наружных стен по осям А/2-15 и Д/2-15. В ходе проведения обследования установлено, что фундаментная балка выполнена высотой 500мм, шириной– 400мм (в нижнем сечении) и 520мм (в верхнем сечении).
По результатам выполненного шурфа №2 установлено, что фундамент под наружной стеной по оси А/15-16 выполнен кладкой на цементно-песчаном растворе из блоков типа ФБС по ГОСТ 13579-78 толщиной 500мм и высотой 600мм, уложенных в 4 ряда по высоте. Под блоками ФБС устроена опорная распределительная бетонная подушка шириной 1400мм и высотой 300мм. Подошва фундамента расположена на отметке -2.970м, глубина заложения фундамента относительно уровня земли – 2.92м. Под подошвой обнаружена щебеночная подготовка толщиной 50мм. На отдельных участках между блоками ФБС устроены вставки из кирпичной кладки на цементно-песчаном растворе.
Техническое состояние грунтового основания фундаментов определялось по внешним признакам – наличию характерных повреждений вышерасположенных конструкций. В ходе обследования производился осмотр конструкций по всему периметру как изнутри, так и снаружи здания. По результатам осмотра были выявлены характерные вертикальные и наклонные трещины в под- и надоконной угловых зонах оконных проемов в наружных кирпичных стенах по осям 2.1/И-К, 1/А-Д и 16/А-Д, а также на участках сопряжения смежных стен в осях 1/Д, 1/Б и 16/Д, свидетельствующие о неравномерной осадке грунтового основания под подошвами фундаментов.
Напряжено-деформированное состояние на данных участках кирпичной стены при нормальных условиях работы сложное и переменное, стены воспринимают как сжимающие, так и растягивающие напряжения. Кирпичная кладка является хрупким материалом, способным выдержать высокие сжимающие напряжения, но разрушается даже при относительно малых деформациях при растяжении. Так, при неравномерных осадках грунтового основания стена, работая словно балка на изгиб, воспринимает дополнительные сжимающие и растягивающие напряжения, распределение которых усложняется формой стены и наличием оконных, дверных и технологических проемов и отверстий. Наличие дополнительных растягивающих напряжений приводит к смещению отдельных кирпичей относительно друг друга, образуя тем самым вертикальные и наклонные микротрещины. При увеличении нагрузки (при увеличении деформации грунтового основания) микротрещины, объединяясь друг с другом и с вертикальными кладочными швами, расслаивают кладку на отдельные швы, образуя сквозные разрывы в стене.
Выявленные вертикальные трещины в стене по осям 1/Д, 1/Б и 16/Д образовались в результате разнонагруженности стен и, соответственно, их фундаментов. Стены по осям А и Д, в отличии от стен по осям 1 и 16, воспринимают не только нагрузку от собственного веса, но и нагрузку от покрытия. Влияние дополнительной нагрузки на стены и привело к увеличению осадки фундаментов, смещению кирпичей относительно друг друга и образованию вертикальных трещин.

Колонны выполнены одно- и многоярусными железобетонными, являются основными вертикальными несущими элементами каркаса здания, воспринимают нагрузки от перекрытий и покрытия и передают их далее на фундаменты.
Колонны основного каркаса здания К1..К12 устроены с шагом 6м, осевая привязка парных колонн на поперечном деформационном шве по оси 9/А-Д, так же как и колонн торцевой рамы по оси 1.1/А-Д выполнена со смещением 600мм и 570мм соответственно. Колонны теплых переходов К13...К15 устроены с шагом 4м (торцевые) и 6м (рядовые). Колонны каркаса здания выполнены с консольными частями, служащие для опирания на них ригелей, а также продольных плит (у колонн крайних рядов) перекрытий.
Стены по осям А/2-15 и Д/2-15 выполнены из кладки крупных пенобетонных блоков толщиной 300мм с вставками из кирпичной кладки, являются несущими, воспринимают вертикальные нагрузки от собственного веса и веса покрытия. Крепление пенобетонных блоков к колоннам осуществляется при помощи гибких анкеров, закладываемых в горизонтальные швы стен и привариваемых к закладным деталям колонны. Наружные стены помещений в осях 1-2/Б-Д и 15-16/Б-Д и стены теплых переходов в осях 2.1-3.1/Д-Л и 14.1-15.1/Д-Л, а также стены лестнично-лифтовых узлов в осях 1-2/А-Б и 15-16/А-Б выполнены из кирпичной кладки толщиной 380мм, 510мм и 640мм. Наружные стены здания, а также стены лестнично-лифтовых узлов являются несущими - воспринимают вертикальные нагрузки от собственного веса, веса перекрытий и покрытия. Перегородки выполнены из кирпичной кладки толщиной 120мм и 250мм и газобетонных блоков толщиной 250мм, а также стальных листов по стальному каркасу. Для обеспечения устойчивости кирпичных некоторых перегородок толщиной 120мм устроены кирпичные пилястры сечением 380х250мм без учета облицовочных слоев. Кладка всех элементов стен выполнена на цементно-песчаном растворе.
Наружные кирпичные стены выполнены однослойными без применения какого-либо утепляющего слоя, поверхности с внешней стороны не защищены от негативного воздействия окружающей среды, отсутствуют какие-либо фасадные системы или облицовочные и отделочные слои. Часть оконных и дверных проемов заложены кирпичной кладкой на цементно-песчаном растворе.

Ригели перекрытий и покрытия выполнены сборными железобетонными, опирающимися на консольные части и оголовки железобетонных колонн, являются основными горизонтальными несущими элементами поперечных рам каркасов здания, участвуют в обеспечении пространственной жесткости и геометрической неизменяемости здания в целом, воспринимают нагрузки от плит перекрытий и покрытия и передают их далее на колонны.
Для определения параметров армирования железобетонных ригелей было выполнено вскрытие защитного слоя бетона, по результатам которого, а также по результатам выполненных геометрических замеров можно выделить 6 основных типов железобетонных ригелей.
Ригели перекрытий и покрытия здания выполнены с жестким узлом сопряжения с колоннами крайних рядов (оси А и Д), в остальных случаях узел сопряжения ригелей и балок перекрытий и покрытия с колоннами выполнен шарнирным. Опирание ригелей производится на консольные части колонн, а также на их оголовки. Ригели покрытия Р4 над третьим этажом устроены с уклоном 8%, образуя тем самым двухскатное покрытие в сторону осей А и Д. В ходе проведения обследования было выявлено, что ригели перекрытия над первым и покрытия над третьим этажами выполнены с устройством на несущую стену по оси 15/А-Б и выполняют роль монолитного пояса – воспринимают вертикальную нагрузку от плит перекрытий и покрытия и равномерно распределяют нагрузку по стене.
Прочность бетона сборных ригелей Р1..Р6 перекрытий и покрытия соответствует классу не менее В25, монолитных балок Б1 и Б2 – В15.
С южной стороны здания в осях 0-1/А-Д над рампой устроен навес из главных поперечных стальных балок БС1 двутаврового сечения профиля 14 по ГОСТ 8239-89, опертый со стороны оси 0 – на оголовки колонн, с другой – на бетонные опорные подушки, устраиваемые в кирпичной стене, и стальных прогонов Пр1 из швеллера профиля 14 по ГОСТ 8240-97, устроенных с средним шагом 1.3м, поверх которых устроен настил из стальных профилированных листов НС44-1000-0.7 по ГОСТ 24045-94.
В качестве дополнительных опор под сборные железобетонные плиты на торцах теплых переходов над вторым и третьем этажами со стороны оси Д устроены стальные балки, опирающиеся на продольные наружные кирпичные стены по осям 2.1, 3.1, 14.1 и 15.1, над первым этажом так же устроены дополнительные стальные балки, однако выполнены они без опирания на какие-либо несущие конструкции.
Внутри цеха на 1 этаже здания в осях В-Г/2-9 и А-Б/2-8 на отм.+4.470м размещены линии с 1 и 2 тельферами соответственно грузоподъемностью по 1т. Перемещение тельферов осуществляется по монорельсам двутаврового сечения профиля 20Ш1 по ГОСТ 26020-83. Опирание монорельсов производится путем подвешивания их к ригелям перекрытия. В осях 6-8/А-В в уровне 2 этажа здания на отм.+3.260м…+3.880м размещены балки и монорельсы двутавровых сечений профилей 18 и 20 по ГОСТ 8239-89, для подвешивания к ним тельферов грузоподъемностью не более 40кг.

Плиты перекрытий опираются на железобетонные ригели и стальные балки перекрытий и покрытия основного каркаса здания, а также на несущие кирпичные стены лестнично-лифтового узла, расположенные в осях 1-2/А-Б и 15-16/А-Б, и кирпичную стену по оси 16/Б-Д. Пространство между плитами перекрытий и покрытия заполнено цементно-песчаным раствором, а также монолитными участками.
Плиты перекрытий воспринимают нагрузки от чистого пола (керамзитобетон толщиной 40 и 100мм, цементно-песчаная стяжка толщиной 50мм) и временную (полезную) нагрузку от производственных складских и административно-бытовых помещений. Плиты покрытия воспринимают нагрузку от собственного веса, а также от веса состава кровли (керамзитобетон толщиной 50мм, цементно-песчаная стяжка толщиной 50мм и гидроизоляционное покрытие) и временную (снеговую) нагрузку. Перекрытие (пол) лифтовой шахты в осях А-Б/1-2 завален строительным мусором и неэксплуатируемых оборудованием, что создает дополнительные непроектные нагрузки на несущие строительные конструкции.
При проведении обследования было установлено, что прочность бетона плит перекрытий и покрытия соответствует классу не менее В25.
Плиты П3 и П4 над первым этажом теплых переходов выполнены однопролетными с консольной частью пролетом ~2м. При расчете, изготовлении и испытании плит заводами-изготовителями, как правило, предусматривается одно единственно правильное их рабочее положение – шарнирное опирание плит с расчетной длиной равной геометрической за вычетом глубины их опирания. В случае, если плита расположена не в своем рабочем положении, в поперечном сечении плиты возникают расчетные напряжения, не предусмотренные заводом, а в нашем случае - возникает изгибающий момент в верхней зоне плиты на опоре (по оси Е и К), где расположены конструктивные арматурные стержни, не рассчитанные на данные усилия, что может привести к перегрузу конструкции, образованию трещин, увеличению прогиба и обрушению конструкции. При осмотре плит было установлено, что плиты над первым этажами в осях Д-Ж/14.1-15.1 и Д-Ж/2.1-3.1 визуально имеют прогиб больший предельно-допустимого. Плиты перекрытия П3 и П4 над вторым этажом и плиты П12 покрытия теплых переходов имеют такую-же ситуацию, однако выполнены они двупролетными без консольной части. Изгибающий момент у данных плит возникает также в верхней нерасчетной зоне на опоре. Стоит также отметить неправильное расположение карнизных ребристых плит покрытия П8, устроенных рабочими ребрами вверх и плитной частью вниз. Плиты опираются на оголовки колонн и на несущую стену из крупных пенобетонных блоков, а также опираются на край стенки (перо) уголков предусмотренной консольной стальной детали, выполненный из спаренных уголков сечением 63х5мм. Внутреннее пространство заполнено котельным шлаком на высоту ~250мм.  Напряжено-деформированное состояние плиты – сложное, плита расположена не в рабочем положении, глубина опирания на стальные консоли составляет 5мм, что привело к скалыванию бетона опорной части у некоторых плит. Выявленные дефекты и повреждения могут привести к перегрузу конструкции, образованию трещин, скалыванию бетона в опорной части, смещению конструкции относительно стальных опор и обрушению конструкции.

Кровля. В ходе проведения обследования на нижних поверхностях плит, а также на поверхностях ригелей и колонн были выявлены следы обильного протекания кровли, свидетельствующие о повреждении прежнего кровельного гидроизоляционного слоя. В настоящее время были произведены ремонтно-восстановительные работы с устройством новой кровельного гидроизоляционного покрытия.
Кровельное покрытие имеет следующий состав (сверху-вниз):
• гидроизоляционное покрытие;
• цементно-песчаная стяжка толщиной 50мм;
• керамзитобетон мелкой фракции толщиной 50мм.
Являясь пористым материалом, керамзитобетон, используемый как утеплитель, при протечках кровли хорошо впитывает влагу и в течении многих лет эксплуатации, находясь во влагонасыщенном состоянии, испытывал многократные циклы попеременного замораживания и оттаивания, в результате чего его структура разрушилась и потеряла заданные теплоизоляционные свойства, тем самым способствуя промерзанию плит покрытия в зимний период времени и образованию конденсата на их нижних поверхностях. Также стоит отметить, что утепление керамзитобетонном толщиной 50мм не удовлетворяет требованиям действующих норм, ориентировочное значение требуемой толщины утеплителя керамзитобетонном с плотностью 1000кг/м3 при расчетной температуре внутреннего воздуха 16℃ в соответствии с СП 50.13330.2012 составляет 750мм.