Деградация конструкций жилых зданий на стадии эксплуатации

Факторы физического старения материалов, эксплуатируемых жилых зданий, исследованы недостаточно. А результаты приведенных исследований в практику проектирования внедрены слабо, так как она не систематизирована, не сгруппированы по механизму их воздействия. Группа эксплуатационных воздействий на жилое здание в целом, исследуется и учитывается проектировщиками не в полном объеме. В последнее время происходят внезапные осадки зданий из-за изменения гидрогеологических исследований, вызванных техногенными воздействиями. Происходят взрывы газа в отдельных квартирах. На жилое здание так же воздействуют и другие факторы, ухудшающие его работоспособность. В исследовании последних лет в основном предлагаются решения по устранению возникающих дефектов. Практически отсутствуют предложения по их недопущению путем применения отдельных конструктивно-технологических решений, и проведения эксплуатационных мероприятий.

На протяжении всего жизненного цикла жилого здания происходит изменение его работоспособности, как в целом, так и отдельных конструктивных элементов. Совокупность факторов, вызывающих изменения, с точки зрения механизма их воздействия, можно условно разделить на три группы:

1-я группа — причины внутреннего характера, физико-химические процессы, протекающих в материалах, из которых изготовлены конструктивные элементы, конструктивные факторы, качество строительно-монтажных работ; 2-я группа — причины внешнего характера, внешние климатические воздействия (влажность, температура, солнечная радиация), факторы окружающей среды (ветер, пыль и песок, наличие в атмосфере агрессивных соединений, биологические факторы); 3-я группа — причины эксплуатационного характера, процессы и нагрузки, возникающие при эксплуатации жилого здания (недостаточное качество обслуживания и ремонта, различные перепланировки квартир, устройства дополнительных проемов в несущих стенах, изменение конструкции кровель, надстройки дополнительных этажей, балконов, углубление подвалов, пожары в отдельных квартирах, взрывы газовых устройств и т. п.).

Какие же факторы влияют на изменение технического состояния жилых зданий после сдачи их в эксплуатацию?

Основными и наиболее существенными являются факторы конструктивного характера, проявляющиеся из-за несовершенства конструктивных решений, принятых проектировщиками. Именно эти факторы заведомо предопределяют большие эксплуатационные расходы на содержание жилого дома, обеспечение его надежности и нормальных условий эксплуатации. Выбор рациональных конструктивных решений обеспечивает требуемую работоспособность всех элементов жилого здания в течение установленной продолжительности его эксплуатации (не менее 100 лет) при минимальных эксплуатационных расходах. И напротив, нерациональные и ошибочные конструктивные решения могут являться причиной значительных затрат по предотвращению быстрой утраты (потери) работоспособности или разрушения отдельных конструктивных элементов или здания в целом.

Известно, что действие факторов окружающей среды и климатических факторов на работоспособность элементов и конструкций жилых зданий проявляется или непосредственно или путем воздействия на интенсивность протекания физико-химических процессов, являющихся причиной изменения работоспособности конструктивных элементов (стыки наружных панелей, узел соединения конструкций соприкасающихся с внешней средой, узлы примыкания кровли и т. п.). Зная эти дефекты, можно соответствующими конструктивными решениями значительно снизить их отрицательное воздействие или вовсе их исключить, а в разделе проекта «Эксплуатационные мероприятия» указать строгий регламент ухода за конструктивными элементами жилого здания.

Значительные коррективы в характеристике работоспособности конструктивных элементов вносят факторы строительно-монтажного процесса. Условия эксплуатации жилых зданий и их конструкций (режимы эксплуатации, квалификация обслуживающего персонала, качество выполняемых мероприятий обслуживания) оказывают большое влияние на интенсивность изменения характеристик конструктивных элементов, определяющих работоспособность в целом при определенных режимах и условиях их эксплуатации. Недостаточное знание физической природы протекающих в них процессов и вызывающих их физической старение часто является причиной утраты конструктивными элементами работоспособности. Случайный и неопределенный характер воздействующих на конструктивные элементы климатических и техногенных факторов, как правило, не позволяет аналитическими методами получить зависимости, описывающие работоспособность большинства из них.

Сложность исследования надежности всех конструкций и систем жилых зданий состоит в многочисленности факторов, определяющих надежность. Главные из них: вид строительных материалов и их физико-механические и прочностные характеристики; вид конструктивных схем; качество изготовленных изделий и выполнения строительно-монтажных работ; величина запусков; гидрогеологические условия оснований; наличие техногенных воздействий; своевременность и качество мероприятий по содержанию конструкций и т. д. Особое внимание следует уделять физико-химическим характеристикам стройматериалов, в составе которых содержится множество полимерных добавок (добавки для бетонов и растворов, или гидроизолирующие мастики и т. д. и т. п.), имеющие относительно короткие сроки физического старения. Анализ аварий жилых зданий показывает, что одной из главных причин их возникновения являются ошибки проектировщиков. Если выделить четыре периода из жизненного цикла жилого здания, а именно: период строительства, период ввода в эксплуатацию, период эксплуатации, период капитального ремонта, то распределение появления дефектов (отказов) несущие конструкции в течение времени эксплуатации будет выглядеть в среднем следующим образом:

• · 45% дефектов обнаруживается в течение строительства;
• · 20% дефектов возникает в период, когда жилой дом построен, но не сдан в эксплуатацию;
• · 12% дефектов проявляются в течение 1-го года эксплуатации;
• · 10% дефектов проявляются в течение от 1-го до 15 лет эксплуатации;
• · 10% дефектов возникает после 15 лет эксплуатации;
• · 3% дефектов возникает после капитального ремонта.

По видам конструкций, дефекты распределяют следующим образом:

• · 30% в сочетаниях различных конструкций;
• · 25% в железобетонных конструкциях;
• · 20% в кирпичных конструкциях;
• · 10% в конструкциях теплофизики и акустики;
• · 9% в деревянных конструкциях;
• · 6% в стальных конструкциях.

Анализ процентального распределения проявления (обнаружения) дефектов показывает, что более половины их приходится на период с начала строительства жилого дома и до сдачи его в эксплуатацию. Это ошибки в проетно-изыскательских работах, ошибки проектировщиков, нарушение правил производства строительно-монтажных работ, низкий технологический уровень подрядчика, выполняющего строительство. Чаще всего в жилых домах, как строящихся, так и эксплуатирующихся, повторяются следующие конструктивные деформации:

• · Трещины в местах примыкания стен к смежным конструкциям;
• · Прогибы перекрытий сверх допустимых значений;
• · Трещины в несущих конструкциях;
• · Отслоение облицовки фасадов от штукатурки.

Многолетний опыт исследований показывает, что наибольшая вероятность дефектов (отказов) наблюдается в узлах примыкания и соединения конструкций. Одним из главных факторов их появления является недостаточная детальная разработка узлов конструкции в проектной документации. Практика проектирования жилых зданий с упрощенным составом рабочей проектной документации (без разработки всех узлов сопряжения конструкций), которая начала применяться с 80-х гг. прошлого столетия, является грубейшей ошибкой. Это приводит к многочисленным переделкам, усилениям конструкций, в конечном итоге к увеличению затрат на строительство и эксплуатацию жилого фонда. Заказчикам строительства жилья необходимо предусматривать в заданиях на проектирование, а проектировщикам включать в состав проектов разработку всех узлов сопряжения конструкций. Данные о повторяемости дефектов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Повторяемость дефектов, %.

Указанные в таблице 1 дефекты можно распределить по степени опасности, вызываемым ими последствиями, следующим образом, %.

• — дефекты, влияющие на комфортность проживания 78;
• — дефекты, влияющие на внешний вид здания 13;
• — дефекты, влияющие не безопасность 9.

Приведенные параметры являются субъективными результатами для какой-то группы жилых домов, так как в реальных условиях причинами дефектов чаще бывает совокупность разных факторов, прямо их вызывающие или же усиливающие воздействие других факторов.

При проектировании жилого дома есть возможность, зная результаты исследований дефектов конструкций, предусмотреть недопущение или значительное снижение возможных дефектов, как при проектировании, так и во время его строительства и эксплуатации. Необходимо в обязательном порядке, в составе рабочего проекта, разрабатывать все узлы сопряжения конструкций. Рекомендовать заказчикам в задание на проектирование указывать требование по их разработке.

Для дальнейшего изучения особый интерес представляет второе прогнозирование возможных дефектов и соответственно разработка таких новых конструктивных узлов и применения строительных материалов, которые способствовали бы поддержанию расчетных эксплуатационных характеристик конструкций на протяжении расчетного срока эксплуатации жилого здания.