Оценка технического состояния деревянных конструкций

технический деревянный здание

Обследование деревянных частей зданий и сооружений следует проводить в комплексе с обследованием всех строительных конструкций в составе объекта.

Основными признаками, характеризующими техническое состояние деревянных частей зданий и сооружений, являются:

разрушения любого характера, потеря устойчивости нормы или положения;

нарушение геометрической неизменяемости;

наличие и количественные характеристики механических, биологических, энтомологических, коррозионных и т. п. повреждений, полученных элементами деревянных конструкций в процессе эксплуатации;

деформации конструкций в результате прогибов, текучести материалов, сдвига в соединениях;

температурно-влажностные условия эксплуатации деревянных конструкций;

влажность элементов деревянных конструкций;

количественные характеристики внешних воздействий на деревянные части зданий.

Большинство дефектов и проблем, так же как и при строительстве новых сооружений, вызваны недостаточным вниманием к обследованию, проектированию и технологии производства работ, низким уровнем выполнения работ и недостаточным контролем качества. В связи с этим повышается актуальность рассмотрения вопроса оценки технического состояния конструкций зданий и сооружений.

1.Методика обследования деревянных частей зданий и сооружений

При обследовании деревянных частей зданий и сооружений собираются данные по всему объекту, по его несущим и ограждающим конструкциям, по прочностным и физико-механическим характеристикам материалов, по условиям эксплуатации объекта.

Обследование деревянных частей зданий и сооружений следует проводить визуальным и инструментальным методами. При этом следует:

выявлять участки деревянных частей объекта с видимыми повреждениями — разрушением, потерей устойчивости и прогибами, раскрытием трещин в деревянных элементах; раскрытием трещин в защитных или декоративных покрытиях деревянных частей объекта, биоэнтомологическим, огневым, коррозионным поражениями;

выявлять участки деревянных частей объекта с недопустимыми атмосферными, конденсационными и техническими увлажнениями, мостиками холода;

определять схемы и параметры внешних воздействий на деревянные части объекта, в т. ч. фактически действующие постоянные и временные нагрузки с учетом собственного веса материалов, конструктивных и технологических особенностей объекта;

определять расчетные схемы и геометрические размеры — пролеты, сечения, условия опирания и закрепления деревянных конструкций и элементов;

определять пространственную устойчивость объекта, в т. ч. его деревянных частей;

определять конструкцию и состояние узловых сопряжений деревянных элементов;

определять степень биоэнтомологического, огневого, коррозионного поражения конструкционных элементов деревянных частей объекта;

определять фактические прогибы, деформации, перемещения деревянных частей объекта, отдельных элементов в составе конструкций и узловых сопряжений;

определять прочностные и физико-механические характеристики материалов;

определять температурно-влажностный режим эксплуатации конструкций;

определять химическую и др. агрессивность среды эксплуатации деревянных конструкций;

определять наличие и состояние защитной обработки деревянных частей объекта;

определять соответствие объекта и его деревянных частей требованиям пожарной безопасности;

при наличии проекта определять соответствие деревянных частей объекта проектным требованиям.

При проведении обследования необходимо составлять ведомости обнаруженных дефектов по частям объекта, выполнять обмерочные чертежи объекта и конструкций в составе его частей с указанием дефектных участков, мест вскрытий и мест взятия проб материалов. Так же следует выполнять фотографирование характерных примеров дефектного состояния конструкций.

При обследовании деревянных частей зданий и сооружений особое внимание следует обратить на следующие участки, которые являются зонами наиболее вероятного биоэнтомологического поражения и промерзания конструкций:

узлы опирания деревянных элементов на фундаменты, каменные стены, стальные и железобетонные колонны и т. п., в срубах и домах из бруса — окладные венцы;

участки покрытия и перекрытий по периметру здания вдоль наружных стен;

участки покрытия чердачного перекрытия в местах расположения слуховых окон, ендов, парапетов и выступающих над кровлей элементов вентиляционных шахт, канализационных стояков, дымоходов, а также крепежных элементов систем электроснабжения, телевидения и т. п.;

участки стен под карнизными свесами кровли, в местах расположения балконов и водостоков, под окнами;

участки междуэтажных перекрытий в местах расположения балконов, санузлов, трубопроводов отопления, канализации и водоснабжения;

швы между стеновыми панелями и между плитами покрытия.

Для определения фактического состава и состояния деревянных частей объекта следует производить выборочные вскрытия.

Места расположения вскрытий следует выбирать на участках с видимыми повреждениями деревянных частей объекта.

При обследовании деревянных частей объекта следует определять так же целостность и закрепление элементов декоративной отделки.

При обследовании узловых сопряжений следует:

определять тип и схему соединения;

определять фактическую схему передачи действующих усилий;

определять геометрические параметры соединительных и соединяемых элементов;

определять расстановку соединительных элементов (гвоздей, нагелей и т. п.);

определять положение соединительных элементов по отношению к усушенным трещинам в деревянных элементах;

определять размеры и состояние рабочих узловых сопряжения, в т. ч. целостность элементов и плотность соединений, зазоры и эксцентриситеты.

2.Повреждения деревянных частей зданий и сооружений

Признаками разрушения деревянных элементов являются:

при сжатии вдоль волокон, сжатии с изгибом — образование складки разрушения волокон древесины в сжатой зоне;

при изгибе — разрушение растянутой зоны по древесине присучкового слоя (для цельной древесины), по древесине зубчатого стыка (для клееной древесины) в области действия максимального изгибающего момента; раскрытие сквозных трещин в древесине близ нейтральной оси в опорной зоне элемента;

при растяжении — разрушение древесины с образованием защепистой поверхности, проходящей через сечения, ослабленные зубчатыми стыками, сучками, пазами, врезками, отверстиями и т. п.;

при смятии под углом к волокнам всех видов — значительные деформации площадки смятия;

при скалывании вдоль волокон — раскрытие сквозной трещины или разрушение деревянного элемента по площадке скалывания.

Признаками разрушения соединений деревянных конструкций являются:

разрушение соединяемых или соединительных элементов, например, по площадкам скалывания;

утрата соединением плотности при ослаблении стяжных болтов;

получение соединением деформаций, превышающих допустимые значения, указанные в табл. 15 СНиП II-25−80. Для соединений на наклонных стержнях без применения клея в составных изгибаемых элемента предельные деформации составляют 4 мм;

расслаивание клееных элементов по клеевым швам.

При фиксации повреждений указывать:

характеристику повреждений деревянных частей объекта;

конструкции, в которых повреждения обнаружены;

местоположение повреждений на конструкциях;

количественные характеристики повреждений — значения прогибов, глубину и длину раскрытия трещин, положение и ориентацию сквозных трещин в деревянных элементах, глубину и размеры участка биоэнтомологического или огневого поражения деревянных элементов, степень коррозионного поражения деревянных и стальных элементов конструкций.

Признаками биологического поражения (гниения) деревянных частей зданий и сооружений являются:

наличие грибницы на поверхности и (или) в толще деревянных элементов;

изменение цвета (побурение) древесины;

деструкция — потеря прочности, наличие комплекса продольных и поперечных трещин, изменение анизотропной структуры древесины на трещиноватую призматическую. При этом древесина легко разнимается на части и растирается в порошок;

глухой звук при простукивании массивных деревянных элементов.

Признаками энтомологического поражения (уничтожения насекомыми) деревянных частей зданий являются:

наличие в деревянных элементах совокупности ходов и летных отверстий диаметром 0,5−7 мм. Отверстия могут иметь круглую или овальную форму;

наличие буровой муки в зоне поврежденных элементов;

глухой звук при простукивании массивных деревянных элементов;

шум в деревянных конструкциях в весенне-летний период.

Наиболее опасными для деревянных частей зданий и сооружений являются насекомые (личинки и жуки), жизнедеятельность которых связана с уничтожением мертвой древесины

3.Определение прочностных и физико-механических характеристик древесины

При обследовании следует определять следующие характеристики древесины: влажность, плотность, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, модуль упругости при статическом изгибе. Другие характеристики следует определять в соответствии с поставленными задачами обследования. При отборе образцов и проведении испытаний следует выполнять требования ГОСТ 16 483.0−16 483.10.

4.Оценка технического состояния деревянных частей зданий и сооружений

Древесина для несущих и ограждающих элементов деревянных конструкций должна соответствовать указаниям раздела 2 и Приложения 1 СНиП 11−25−86, а так же удовлетворять требованиям 1, 2 и 3 сорта ГОСТ 8486, ГОСТ 2695, ГОСТ 9462 и ГОСТ 9463 на пиломатериалы и круглые лесоматериалы хвойных и лиственных пород. Влажность деревянных элементов должна соответствовать указаниям табл. 1 СНиП II-25−80.

Прочностные характеристики древесины, определенные в соответствии с п. 7.4. настоящих Рекомендаций, должны соответствовать требованиям Приложения 2 СНиП II-25−80. Тогда при выполнении проверочных расчетов деревянных конструкций можно использовать расчетные характеристики древесины по разделу 3 СНиП II-25−80.

При расчете элементов деревянных конструкций и соединений по предельным состояниям первой группы должны выполняться требования действующих норм проектирования — СНиП II-25−80. Расстановка соединительных элементов в соединениях деревянных конструкций так же должна соответствовать указаниям раздела 5 СНиП II-25−80.

При расчете элементов деревянных конструкций по предельным состояниям второй группы прогибы конструкций не должны превышать допустимых значений, представленных в СНиП 2.01.07−85 «Нагрузки и воздействия. Дополнения. Раздел 10. Прогибы и перемещения». Деформации узловых сопряжении конструкций не должны превышать величин, указанных в табл. 15 СНиП II-25−80.

На основании выполненного обследования делается заключение о пригодности деревянных частей зданий и сооружений к дальнейшей эксплуатации, а также вырабатываются предложения по усилению конструкций и мероприятия по их защите от биологического и энтомологического поражения, пожарной опасности и коррозии.

5.Общие принципы реконструкции жилых зданий

На выбор решения о реконструкции прежде всего влияет место реконструируемого объекта в развитии района. В процессе осуществления реконструкции сложившихся частей города происходит постоянная переоценка взглядов на предмет реконструкции того или иного здания.

Экономические задачи связаны с необходимостью повышения эффективности использования территории, потребительская ценность которой возрастает.

Социально-функциональные требования диктуют необходимость повышения потребительского качества квартир путем устранения элементов морального износа.

6.Методы реконструкции зданий

Схема Оценка комфортности расположения зданий учитывает такие позиции, как степень удаленности от основных видов транспорта, расстояние до центра города, наличие в прилегающей зоне экологически вредных производств, степень благоустроенности района, озеленение и т. п. Совокупность перечисленных факторов является определяющей при выборе методов реконструктивных работ и существенно влияет на рыночную стоимость единицы площади зданий. Уровень комфортности в ряде случаев диктует целесообразность изменения функционального назначения здания, например, использование жилого здания в качестве коммерческого, общественного или частично производственного.

Степень комфортности расположения реконструируемого здания оценивается по трем показателям: соблюдение требований по ориентации и инсоляции; расстояние до соседних зданий; шумовой режим.

Для ориентации и инсоляции имеются три степени показателей.

I — ориентация вдоль меридиана с отклонением от азимута до 30°; II — расположение здания в пределах 30−60° и 120−180°; III — широтное расположение в пределах азимутов 60−120°.

Для оценки расстояний до соседних зданий применяются три степени. I — расстояние больше нормативного, нормативное и меньше до 10%; II — расстояние меньше нормативного от 10−50%; III — меньше на 50% и более.

Для оценки шумового режима.

I — расположение здания в глубине постройки или вдоль второстепенной улицы; II — здание располагается параллельно шумной улице; III — здание располагается торцом к шумной улице или с отклонением до 30°.

Общую степень комфортности определяют как сумму оценок по каждой ситуации в баллах от 1 до 3. Балльность оценки комфортности находится в следующей зависимости: 3−4 — хорошее расположение; 5−6 — удовлетворительное; 7−9 — неудовлетворительное.

Варианты архитектурно-планировочного переустройства включают несколько позиций.

I — сохранение здания без изменения объема и композиции характерно для объектов, имеющих большую архитектурную значимость в районе застройки. Изменение архитектуры фасадов может нарушить историческую ценность и композицию застройки. При этом допускаются перепланировка помещений, а также перепрофилирование здания в целом с изменением его функциональных качеств.

II — расширение корпусов и надстройка как одна из форм реконструкции приемлемы для зданий старой и более поздней постройки, они способствуют увеличению плотности застройки с сохранением жилых функций и частичным или полным перепрофилированием. Изменение архитектурного облика здания в результате пристройки и надстройки этажей должно сочетаться с общей композицией квартальной застройки или перспективами его переустройства. Особое значение при этом уделяется исключению факторов морального износа, повышению эксплуатационных характеристик зданий и созданию условий гибкой планировки.

III — уровень реконструктивных работ определяется степенью изменения первоначального физического износа элементов здания на основе оценки технического состояния и надежности. Реконструкция предусматривает решение широкого класса инженерных задач — от укрепления основания и усиления фундаментов до комплекса работ, включающих повышение этажности и рациональное использование подземного пространства.

Основой реконструктивных процессов является конструктивно-технологический комплекс, включающий наиболее рациональное решение, в сочетании с прогрессивными технологиями, обеспечивающими производство работ в условиях стесненной городской застройки. При этом особое место отводится адаптации эффективных технологий, комплексной механизации строительных процессов, повышению организационно-технологической надежности строительного производства.

Экономическая оценка проектов реконструкции базируется на учете рыночных отношений, в основе которых заложены надежность инвестиционных проектов, их доходность и прибыльность.

7.Принципы усиления деревянных конструкций

Деревянные конструкции широко применялись в старых жилых, общественных и реже в промышленных зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Основная область применения конструкций из дерева — покрытия с наружным отводом атмосферных вод и междуэтажные перекрытия. Многолетний опыт их эксплуатации показал, что при отсутствии увлажнения, проветривания, систематической защите от гниения деревянные конструкции обеспечивают длительный (несколько десятков лет) срок безопасной работы.

Для конструкций из дерева применяют преимущественно хвойные породы, а для ответственных деталей соединений (шпонок, нагелей, вкладышей) — твердые лиственные породы.

Частичный или полный ремонт деревянных конструкций чаще всего связан с некачественной их защитой от непосредственного увлажнения атмосферными или техногенными водами, плохой термои пароизоляцией, отсутствием систематической просушки древесины, неудовлетворительной защитой от гниения и энтомологических разрушителей.

Гниение древесины происходит при влажности более 25%, температуре от —3 до +35…70°С, застойном воздухе и заражении ее грибками. В сухой древесине с влажностью до 12% и в древесине, находящейся в воздушно-сухом состоянии (15…18%), домовые грибки не развиваются. Деревянные конструкции, расположенные в воде и на сквозняке, грибками также не разрушаются. В связи с этим для длительной безопасной эксплуатации деревянных конструкций необходимо создать вокруг них соответствующие температурно-влажностные условия. Если это невозможно по технологическим или другим соображениям, деревянные конструкции следует тщательно обработать ядохимикатами — антисептировать.

Антисептирование производят в весенний или летний период, так как в это время личинки жучков подходят к поверхности пораженной древесины и обеспечивается просушивание деревянных конструкций.

В качестве антисептиков используют водные растворы фтористого натрия и содового фтористого натрия (концентрация 3…4%), кремнефтористого натрия (3…4%), кремнефтористого аммония (5…10%), хлористого цинка (5%), пасты на основе битумных материалов, кузбасслаке и т. д.

Антисептики в виде водных растворов применяют для тех деревянных конструкций, которые защищены от увлажнения и вымывающего воздействия воды. Антисептические пасты используют для защиты деревянных конструкций, которые эксплуатируются в условиях повышенной влажности.

Деревянные элементы, подлежащие сплошной окраске (окна, двери, чистые полы), не антисептируются. При влажности окружающей среды до 25%, отсутствии опасности увлажнения или обеспечении быстрого высыхания конструкций применяют нормальное (одноразовое) антисептирование, при более сложных условиях эксплуатации — повышенное (удвоенное).

Защита деревянных конструкций от возгорания осуществляется огнезащитными составами — антипиренами (борной кислотой, бурой, сульфатом аммония и т. д.). Для защиты наружных поверхностей применяют атмосферостойкие составы (ПХВ и парафин с пигментами, хлорлакойль, уайт-спирит, сурик и т. п.); при большой: влажности (61…75%) — влагостойкую краску ХЛ-СЖ, сланцевую смолу, железный сурик; при влажности менее 60% — невлагостойкую хлоридную краску ХЛ-К, силикатную краску СК-Л, суперфосфатную обмазку и др.

В огнезащитные составы могут добавляться антисептики, которые не снижают огнезащитных свойств состава и позволяют осуществить комбинированную защиту деревянных конструкций от возгорания и гниения.

Отсутствие качественных продухов или их заделка жильцами дома ухудшает вентиляцию деревянных конструкций, приводит к интенсивному гниению прежде всего опорных частей несущих балок и черного пола. Из-за плохой термоизоляции концы балок с северной стороны здания промерзают и увлажняются конденсатом. Увлажнение конструкций перекрытий приводит к повышению деформативности балок, их гниению и снижению эксплуатационной надежности.

При поражении гнилью опорных частей отдельных балок перекрытий взамен обрезанного сгнившего конца устанавливают две накладки из досок, сечение которых определяется расчетом и должно быть несколько больше, чем сечение существующей балки.

При большом объеме повреждений применяют прутковые протезы, которые изготовляют заранее в мастерских. Длину протезов принимают на 10% больше двойной длины обрезанного конца балки. Опорные части выполняют из швеллеров (№ 20—30 — для балок междуэтажных перекрытий, № 12—16 — для чердачных перекрытий).

Для установки прутковых протезов под дефектные балки подводят временные опоры, разбирают деревянное перекрытие по ширине на 75 см снизу и на 1.5 м сверху от стены, спиливают поврежденный участок балки по длине примерно на 0,5 м, заводят протез в опорную нишу и скрепляют его с балкой гвоздями.

Пораженную грибком древесину необходимо немедленно сжечь; новую древесину должны применять в воздушно-сухом состоянии, а также обрабатывать огнезащитными составами и антисептиками.

При повышенных нагрузках на перекрытие в деревянных балках появляются продольные трещины в средней зоне. Аналогичные трещины могут возникнуть и при усушке древесины.

При незначительных дефектах деревянных перекрытий их ремонт осуществляют протезированием, наращиванием сечения балок, частичной заменой черного или чистого пола. Протезирование применяют при поражении гнилью или жучками небольших участков балок, оно заключается в аккуратном вырезании дефектного участка и установкой на гвоздях (болтах) новой древесины. Места усиления должны быть соответствующим образом антисептированы.

При усилении наращиванием сечение балки увеличивается накладками расчетного сечения по всей длине или на части пролета. Усиливаемые элементы крепят к существующей балке гвоздями или болтами.

При достаточной толщине перекрытия усиление до деревянных балок может быть осуществлено с помощью надбалок или подбалок, которые крепят к усиливаемой балке с помощью вертикальных болтов. Усиленные концы балок междуэтажных перекрытий антисептируют и заделывают в стены наглухо, в чердачных перекрытиях балки оставляют открытыми сверху, утепляя их эффективным материалом.

Элементы усиления должны быть изолированы от каменной кладки (бетона) прокладкой из толя или рубероида.

При значительных дефектах деревянных балок рекомендуются преобразование их в шпренгельные фермы, в балки составного сечения или полная замена путем установки рядом с поврежденной балкой новой.

Ремонт деревянных покрытий, как правило, связан с расстройством узловых соединений (появлением трещин в местах концентрации напряжений), обнаружением продольных трещин в стропильных конструкциях из-за усушки древесины или перегрузки кровли, гниением деревянных конструкций из-за плохого проветривания, замачивания, некачественного антисептирования и т. п. Чаще всего гниению подвержены мауэрлат и участки стропильных ног, примыкающих к нему. При перегрузке кровли появляются также расслоения древесины в стропилах в местах крепления затяжки.

Реконструкция кровли требуется при замене более, легкого кровельного покрытия (например, кровельного железа) на более тяжелое (асбестоцементные листы). В этом случае, как правило, необходимо увеличить уклон стропил и их сечение.

Усиление стропил при незначительных повреждениях гнилью осуществляют протезированием или наращиванием. При необходимости увеличения уклона устанавливают новые стропила, которые соединяют с существующими стойками и подкосами (рис. 10). При наличии средней стены увеличения несущей способности стропил можно добиться установкой дополнительных подкосов, а в случае ее отсутствия — второй по высоте затяжкой или шпренгелем.

Список используемой литературы

1. Свод правил СП 64.13 330.2011 «Деревянные конструкции» (Актуализированная редакция СНиП II-25−80)

2. ГОСТ 16 483.0−89. Древесина. Общие требования к физико-механическим испытаниям.

3. «Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции», Правительство Москвы, 1998

4. А. А. Афанасьев, Е. П. Матвеев, Реконструкция жилых зданий. Часть I. «Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий», Москва 2008

5.