Целью обследования перекрытия является:
— Выявление конструктивных и геометрических характеристик конструкции;
— Выявление дефектов и повреждений конструкции;
— Оценка техническое состояние ограждающих обследуемых конструкций здания в соответствии с ГОСТ 31937-2011 и СП 13-102-2003;
— Поверочный расчёт конструкций перекрытия на статические и динамические нагрузки от устанавливаемого оборудования;
— Определение собственной частоты перекрытия;
— Составление технического заключения по результатам обследования с выводами и рекомендациями по дальнейшей эксплуатации.
Методика проведения обследования
Обследование объекта проводилось в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической и иной документации.
В качестве основных критериев экспертных оценок приняты действующие нормативно-инструктивные документы. Визуально-инструментальное обследование проводилось в контрольных областях при естественном и искусственном освещении, как с отметки уровня земли, так и в помещениях объекта.
Объём и степень детализации выборочного обследования определялись в зависимости от доступа к строительным конструкциям и соответствовали требованиям действующей нормативно-технической документации. Для фиксации результатов обследования производилась фотосъёмка.
Методика проведения технического обследования объекта базируется на действующих нормативных документах и методических пособиях по проведению обследования.
Обследование технического состояния зданий и сооружений проводится в три этапа:
1. Подготовительные работы — ознакомление с объектом обследования, его объемно-планировочным и конструктивным решением, материалами инженерно-геологических изысканий; сбора и анализа проектно-технической документации; составления программы работ с учетом согласованного с заказчиком технического задания.
2. Предварительное (визуальное) обследование проводят с целью предварительной оценки технического состояния строительных конструкций и инженерного оборудования, электрических сетей и средств связи (при необходимости) по внешним признакам, определения необходимости в проведении детального (инструментального) обследования и уточнения программы работ. При этом проводят сплошное визуальное обследование конструкций здания, инженерного оборудования, электрических сетей и средств связи (в зависимости от типа обследования технического состояния) и выявление дефектов и повреждений по внешним признакам с необходимыми измерениями и их фиксацией. Если при визуальном обследовании обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций здания или сооружения (колонн, балок, ферм, арок, плит покрытий и перекрытий и др.), либо в соответствии с техническим заданием переходят к детальному (инструментальному) обследованию.
3. Детальное (инструментальное) обследование технического состояния здания или сооружения включает в себя:
3.1. измерение необходимых для выполнения целей обследования геометрических параметров зданий или сооружений, конструкций, их элементов и узлов;
3.2. инструментальное определение параметров дефектов и повреждений;
3.3. определение фактических характеристик материалов основных несущих конструкций и их элементов;
3.4. измерение параметров эксплуатационной среды, присущей технологическому процессу в здании и сооружении;
3.5. определение реальной расчетной схемы здания или сооружения и его отдельных конструкций;
3.6. анализ причин появления дефектов и повреждений в конструкциях;
3.7. составление итогового документа (отчета) с выводами по результатам обследования.
Согласно методике оценки технического состояния конструкций зданий и сооружений (ГОСТ 31937-2011), их техническое состояние квалифицируется исходя из принадлежности к одной из категорий.
Нормативный уровень технического состояния — категория технического состояния, при котором количественное и качественное значение параметров всех критериев оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений соответствуют требованиям нормативных документов (СНиП, ТСН, ГОСТ, ТУ и т.д.).
Работоспособное состояние — категория технического состояния, при которой некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, например, по деформативности, а в железобетоне и по трещиностойкости, в данных конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и несущая способность конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается.
Ограниченно работоспособное состояние — категория технического состояния конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения и функционирование конструкции возможно при контроле ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации.
Аварийное состояние — категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения (необходимо проведение срочных противоаварийных мероприятий).
Результаты обследования
Проектная и техническая документация на обследуемые конструкции здания не предоставлена.
Вскрытие конструкций перекрытия, для определения толщины плиты перекрытия, её фактического армирования и состава полов на 1 этаже, не производилось в связи с запретом проведения данных работ со стороны собственника здания.
Обследование производилось косвенным методом определения толщины защитного слоя, армирования и прочности бетона с применением приборов неразрушающего контроля.
Обследуемое перекрытие монолитное железобетонное, расположено в здании производственного назначения.
На перекрытии установлено оборудование для типографии, общим весом 22 т. При работе создаётся положительная динамическая нагрузка, равная 9 кН и отрицательная динамическая нагрузка, равная -7 кН. Особенности работы оборудования следующие: движение сектора привода цепи таскалки происходит на более высокой частоте, чем частота движения поперечной балки. Частота движения поперечной балки – 2 Гц. Частота сектора привода – 8 Гц. Во избежание резонанса плиты перекрытия с частотой сектора пола собственная частота плиты перекрытия должна быть не меньше 25 Гц, с учетом массы оборудования. В подвале к перекрытию закреплены вентканалы. На момент обследования помещение эксплуатируется по назначению. Оборудование не эксплуатируется.
8.3. Монолитное перекрытие между подвалом и 1 этажом
Обследуемое перекрытие опирается на железобетонные колонны в подвале, сечением 810х320 мм и 810х610 мм. Колонны расположены с шагом 6х6 м.
Перекрытие опирается на колонны через ригели/рёбра, сечением 810х890(h) мм, 600х700(h) мм и 310х690 мм.
Измеренная толщина перекрытия, включая слой пола составляет 904 мм. Покрытие пола на 1 этаже – полимерное по бетонному основанию. Со стороны подвала перекрытие оштукатурено и окрашено.
По представленным со стороны Заказчика данным, толщина плиты перекрытия составляет 500 мм.
По результатам неразрушающего контроля прочность бетона перекрытия составляет 31,8 – 33,4 МПа, что соответствует классу бетона В25.
По результатам контроля толщины защитного слоя бетона, а также диаметра арматуры при найденной толщине защитного слоя установлено следующее:
— толщина защитного слоя бетона плиты перекрытия составила 35-50 мм;
— установленное армирование – диаметр 16 мм с шагом 200х200 мм в растянутой зоне плиты;
— толщина защитного слоя бетона ригеля/ребра перекрытия составила 37-38 мм для ригелей сечением 310х690 мм, 48-60 мм для ригелей сечением 810х890(h) мм, 48-55 мм для ригелей сечением 600х700(h) мм;
— установленное армирование в ригелях – 4 стержня диаметром 50 мм в растянутой зоне.
Характеристики бетона и армирования получены косвенными методами и являются приближёнными данными, применёнными в поверочных расчётах.
На основании поверочных расчётов установлено следующее:
— несущая способность плиты перекрытия (включая ригели/рёбра) на восприятие нагрузок от установленного оборудования, в том числе динамических нагрузок при его работе, достаточна. Коэффициент использования по несущей способности – 0,88.
— первая собственная частота плиты перекрытия составила 25,18 Гц, что больше минимально требуемых 25 Гц. Условие выполняется.
Результаты поверочных расчётов приведены в приложении 4.
В ходе обследования, видимых дефектов и повреждений конструкций перекрытия, свидетельствующих о потере или снижении несущей способности, не обнаружено.
На основании результатов проведённого обследования конструкций перекрытия между подвалом и 1 этажом, можно сделать следующие выводы:
- Техническое состояние перекрытия между подвалом и 1 этажом оценивается как работоспособное;
- Данные для поверочных расчётов получены косвенным методом и являются приближёнными.
- Согласно произведённым поверочным расчётам несущая способность пли перекрытия на восприятие статических и динамических нагрузок от оборудования обеспечена. Коэффициент использования по несущей способности 0,88.
- Согласно произведённым поверочным расчётам первая собственная частота плиты составляет 25,18 Гц, что выше требуемого минимального показателя 25 Гц.
С учётом того, что обследуемая плита перекрытия, при фактически установленном оборудовании, не имеет признаков потери несущей способности и произведённые поверочные расчёты показывают достаточную прочность конструкции для восприятия планируемых нагрузок, допускается эксплуатация установленного оборудования на существующих позициях.
Фотоматериалы
Фото 1. Общий вид перекрытия в подвале
Фото 2. Общий вид перекрытия на 1 этаже с установленным оборудованием
Приложение 3. Протоколы испытания материалов
Протокол №1 от 29.05.2024 г.
Определение прочностных характеристик бетонных конструкций
Измерения прочности бетона выполнены согласно ГОСТ 18105-2018 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности», ГОСТ 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля» и ГОСТ 17624-2021 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».
Определение прочности бетона выполнено ультразвуковым методом с использованием измерителя скорости распространения ультразвука Пульсар-2.1 в соответствии с ГОСТ 18105-2018 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности», ГОСТ 17624-2021 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».
Согласно п. 8.4.4 ГОСТ 18105-2018 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности» фактический класс бетона по прочности группы, конструкции, захватки или зоны конструкции при контроле по схеме Г принимают равным 80 % фактической средней прочности бетона:
Связь косвенного параметра (скорости распространения ультразвука) и прочности бетона устанавливалась по универсальной градуировочной зависимости в соответствии с ГОСТ 17624-2012 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности», Приложение Г.
Рисунок 1. Универсальная градуировочная зависимость для бетонов классов В7,5-В40
Универсальная градуировочная зависимость для бетонов В7.5-В40 описывается формулой:
где R – прочность бетона, МПа;
V – значение скорости ультразвука на участке испытаний.
В соответствии с требованием пункта 5.5 ГОСТ 18105-2018 схему Г допускается применять при условии, что коэффициент вариации для единичных значений прочности, используемых при оценке, не превышает граничного значения Vr, то есть:
где определяют по формуле
– определяют по таблице 3 ГОСТ 18105-2018 в зависимости от количества испытаний.
Sm – cреднеквадратическое отклонение прочности бетона в партии, группе, конструкции, захватке или зоне конструкции, Мпа. Определяется по следующей формуле:
Результаты определения прочности бетона несущих конструкций приведены в следующей таблице.
Таблица 1. Результаты испытаний прочности бетона методом поверхностного прозвучивания
| № п/п | Конструкция (зона), отметки, оси | Значение скорости ультразвука Vi, м/с | Значение прочности бетона Ri, МПа | Среднее значение прочности бетона Rm, МПа | Коэффициент вариации единичных значений прочности Vmi | Граничное значение коэффициента вариации прочности Vr | Проверка условия Vmi ≤ Vr | Фактический класс бетона Вф |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Плита перекрытия | 3815 | 32,7 | 31,8 | 3,32 | 6,0 | Соответствует | Вф25,4 | |
| 3609 | 32,1 | 3,26 | Соответствует | |||||
| 3614 | 30,2 | 3,14 | Соответствует | |||||
| 3506 | 31,2 | 3,41 | Соответствует | |||||
| 3788 | 32,8 | 3,39 | Соответствует | |||||
| Плита перекрытия | 3713 | 33,3 | 33,4 | 5,26 | 6,0 | Соответствует | Вф26,7 | |
| 3598 | 32,8 | 5,39 | Соответствует | |||||
| 3802 | 33,9 | 4,95 | Соответствует | |||||
| 3515 | 33,1 | 5,74 | Соответствует | |||||
| 3680 | 33,9 | 5,22 | Соответствует |
Выводы:
- Прочность бетона перекрытия соответствует классу В25.
Протокол №2 от 29.05.2024 г.
Определение параметров армирования строительных конструкций
Измерения толщины защитного слоя бетона и параметров армирования бетона выполнены прибором ПОИСК-2.6, согласно ГОСТ 22904-93 «Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя и расположения арматуры».
Измерения производились на участках перекрытия с последующими контрольными вскрытиями.
Результаты измерений занесены в таблицу.
Таблица 2. Результаты измерений защитного слоя бетона и параметров армирования
| № | Конструкция, участок измерения | Толщина защитного слоя, мм | Диаметр арматуры по показаниям прибора, мм | Диаметр арматуры по результатам вскрытия, мм | Направление контроля |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Плита перекрытия | 35 | 15,6 | — | Снизу | |
| Плита перекрытия | 45 | 15,5 | — | Снизу | |
| Плита перекрытия | 42 | 16,5 | — | Снизу | |
| Плита перекрытия | 50 | 18,2 | — | Снизу | |
| Ригель/ребро перекрытия 600х700 мм | 55 | 50,0 | — | Снизу | |
| Ригель/ребро перекрытия 600х700 мм | 48 | 51,2 | — | Снизу | |
| Ригель/ребро перекрытия 810х890 мм | 48 | 51,1 | — | Снизу | |
| Ригель/ребро перекрытия 810х890 мм | 60 | 57,0 | — | Снизу | |
| Ригель/ребро перекрытия 310х690 мм | 37 | 50,4 | — | Снизу | |
| Ригель/ребро перекрытия 310х690 мм | 38 | 53,3 | — | Снизу |
Выводы:
1. Толщина защитного слоя бетона плиты перекрытия составила 35-50 мм;
2. Установленное армирование – диаметр 16 мм с шагом 200х200 мм в растянутой зоне плиты;
3. Толщина защитного слоя бетона ригеля/ребра перекрытия составила 37-38 мм для ригелей сечением 310х690 мм, 48-60 мм для ригелей сечением 810х890(h) мм, 48-55 мм для ригелей сечением 600х700(h) мм;
4. Установленное армирование в ригелях – 4 стержня диаметром 50 мм в растянутой зоне.
Приложение 4. Поверочные расчёты
- Расчёт конструкций перекрытия на восприятие нагрузок от оборудования
Поверочные расчеты выполнены с учетом фактических и предполагаемых нагрузок, определенных на основании данных, предоставленных Заказчиком – вес планируемого оборудования, а также экспертной оценки и с учетом положений СП 20.13330.2016.
Исходные данные
Монолитное перекрытие между подвалом и первым этажом, толщиной 500 мм. Перекрытие опирается на колонны с шагом 6х6 м. По осям расположены ригели/рёбра перекрытия, размерами в сечении 310х690(h) мм, 810х890(h) мм и 600х700(h) мм.
На основании неразрушающего контроля, косвенным методом определено армирование перекрытия. В растянутой зоне плита перекрытия армирована сеткой из арматуры, диаметром 16 с ячейкой 200х200 мм. В растянутой зоне ригели/рёбра перекрытия армированы 4 стержнями арматуры, диаметром 50 мм.
На перекрытии устроена конструкция пола неизвестного состава с полимерным покрытием по бетонному основанию. По типовым составам полов для производственных помещений принят средний объёмный вес конструкции пола, равный 2000 кг/м3.
На основании проведённого неразрушающего контроля прочности бетона косвенным методом, определён класс бетона перекрытия — В25 (Rb = 147.8 кгс/см2).
На перекрытие устанавливается оборудование общим весом 22 т. При работе создаётся положительная динамическая нагрузка, равная 9 кН (917,7 кгс/м2) и отрицательная динамическая нагрузка, равная -7 кН (-713,8 кгс/м2).
Особенности работы оборудования
Движение сектора привода цепи таскалки происходит на более высокой частоте, чем частота движения поперечной балки. Частота движения поперечной балки – 2 Гц. Частота сектора привода – 8 Гц. Во избежание резонанса плиты перекрытия с частотой сектора пола собственная частота плиты перекрытия должна быть не меньше 25 Гц, с учетом массы оборудования.
Цели и задачи расчёта
- Определение несущей способности плиты перекрытия с учётом статических и динамических нагрузок от установленного оборудования;
- Определение собственной частоты плиты и сравнение с требуемыми лимитами по частоте.
Расчет конструкций выполнялся согласно методикам, приведённым в СП 63.13330.2018, Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)» с применением прочей технической справочной документации. Расчёт собственных частот конструкции производился при помощи расчётного комплекса SCAD Office.
| Сбор нагрузок на перекрытие
Таблица 1 |
||||
| № п/п | Наименование | Вес конструкции, кг/м2 | Коэф-т надежн. по нагрузке | Расчётная нагрузка, кг/м2 |
| 1 | Постоянная нагрузка | |||
| 1.1 | Конструкция пола, δ = 400 мм | 800 | 1,3 | 1040 |
| 1.2 | Собственный вес плиты, 500 мм | 1250 | 1,1 | 1375 |
| 1.3 | Отделка потолка в подвале | 48 | 1,3 | 62,4 |
| 1.4 | Навесное оборудование в подвале | 70 | 1,05 | 73,5 |
| Итого: | 2168 | — | 2550,5 | |
| 2 | Временная нагрузка | |||
| 2.1 | Полезная нагрузка | 305,9 | 1,2 | 367,08 |
| Итого: | 305,9 | — | 367,08 | |
| ВСЕГО: | 2473,9 | 2917,58 | ||
На наиболее нагруженный участок перекрытия, шириной 1 м в зоне установки оборудования действуют следующие нагрузки:
— равномерно распределённая статическая нагрузка – q = 2917,58 кг/м2;
— точечные статические нагрузки от оборудования: Q1 = 833.34*1,05 = 875,0 кг, Q2 = 3500*1,05 = 3675 кг;
— динамические нагрузки от оборудования: F1 = 229,43*2 = 458,86 кг;
Схема приложения нагрузок указана на рис. 1
Рис. 1 Схема приложения нагрузок
Определение несущей способности плиты перекрытия
Максимальный изгибающий момент от приложенных нагрузок составит:
Ммах = q*L2/8 + Q1*1,2(1,371+5,19-1,2)/5,19 + Q1*2,627*2,563/5,19 + (Q2+F1)*0,299*4,891/5,19 = 9823,52 + 1084,6 + 1135,14 + 1186,25 = 13229,51 кг*м
Находим коэффициент A0:
A0 = M/(Rb* b*h02) = 1322951 / (147,8*100*452) = 0,0442
По таблице 3 методом интерполяции определяем требуемый коэффициент η, η =0,977
Таблица 3
Требуемая площадь сечения арматуры на 1 п.м ширины плиты вычисляется по формуле:
Fтр =M/(Ra* η * h0) = 1322951 / (3400*0.977*45) = 8,85 см2
Sф = 5*2,011 = 10,05 см2 > Fтр = 8,85 см2 – фактическая площадь сечения армирования больше требуемой. Несущая способность ДОСТАТОЧНА.
Определение несущей способности ригеля/ребра перекрытия
На 1 п.м наиболее нагруженного ригеля перекрытия, пролётом 5,535 м в зоне установки оборудования действуют следующие нагрузки:
— равномерно распределённая статическая нагрузка – q1 = 2917,58*6 = 17505,48 кг/м;
— нагрузка от оборудования: q2 = 16750*1,05 = 17587,5 кг;
— динамическая нагрузка от оборудования: F1 = 917,73*2 = 1835,46 кг (положительная нагрузка) ,
F2 = 168,125*2*2 = 672,5 кг (реакция опоры от отрицательной нагрузки).
Схема приложения нагрузок указана на рис. 2
Рис. 2
Определение несущей способности плиты перекрытия
Максимальный изгибающий момент от приложенных нагрузок составит:
Ммах = q1*L2/8 + q2*1.537/5.535*(1.537/2+3.334)*1.4325 – q2(1.4325-0.664)2/2 + (F1+F2)*1.4325*4.1025/5.535 = 67037.72 + 31696.75 – 5735.52 + 2662.84 = 95661.49 кг*м
Находим коэффициент A0:
A0 = M/(Rb* b*h02) = 9566149 / (147,8*81*86.52) = 0,10672
По таблице 3 методом интерполяции определяем требуемый коэффициент η, η =0,943
Требуемая площадь сечения арматуры ригеля в растянутой зоне вычисляется по формуле:
Fтр =M/(Ra* η * h0) = 9566149 / (3400*0.943*86,5) = 34,49 см2
Sф = 4*19,635 = 78,54 см2 > Fтр = 34,49 см2 – фактическая площадь сечения армирования больше требуемой. Несущая способность ДОСТАТОЧНА.
Расчёт собственной частоты колебания плиты перекрытия
Определение собственной частоты колебания плиты перекрытия производится в расчётном комплексе SCAD Office при помощи модального анализа конструкции.
В качестве масс учтены следующие нормативные значения нагрузок:
— постоянные равномерно-распределённые нагрузки от собственного веса перекрытия и веса конструкции пола – 2,17 т;
— длительные сосредоточенные нагрузки от веса установленного оборудования – 5 т, 14 т, 3 т.
Схема приложения нагрузок приведена на рис.3
Схема перемещений в узлах по первой частоте собственных колебаний приведена на рис. 4
Рис.3 Схема приложения нагрузок
Рис.4 Схема перемещений конструкции по первой собственной частоте
Периоды и частоты колебаний
Расчёт перекрытия
| Загружение | Номер формы | Собствен-ное значение | Частоты | Период | Модальные массы (%) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| рад/сек | Гц | сек | X | Y | Z | ||||
| 1 | Модальный анализ перекрытия | 1 | 0,01 | 158,23 | 25,18 | 0,04 | 0 | 0 | 58,07 |
| 2 | 0,01 | 170,93 | 27,21 | 0,04 | 0 | 0 | 1,22 | ||
| 3 | 0,01 | 179,53 | 28,57 | 0,03 | 0 | 0 | 3,51 | ||
| 4 | 0,01 | 191,6 | 30,49 | 0,03 | 0 | 0 | 0 | ||
| 5 | 4,44e-003 | 225,13 | 35,83 | 0,03 | 0 | 0 | 10,74 | ||
| 6 | 4,43e-003 | 225,97 | 35,96 | 0,03 | 0 | 0 | 3,19 | ||
| 7 | 4,3e-003 | 232,49 | 37 | 0,03 | 0 | 0 | 9,74 | ||
| 8 | 4,04e-003 | 247,74 | 39,43 | 0,03 | 0 | 0 | 0,21 | ||
| 9 | 4,03e-003 | 248,27 | 39,51 | 0,03 | 0 | 0 | 0,56 | ||
| 10 | 3,83e-003 | 261,38 | 41,6 | 0,02 | 0 | 0 | 0 | ||
| Сумма модальных масс | 0 | 0 | 87,24 | ||||||
Первая собственная частота плиты перекрытия составляет 25,18 Гц.
Выводы:
- Несущая способность плиты перекрытия на восприятие нагрузок от установленного оборудования, в том числе динамических нагрузок при его работе, ДОСТАТОЧНА.
Коэффициент использования по несущей способности – 0,88.
- Первая собственная частота плиты перекрытия составила 25,18 Гц, что больше требуемых минимальных 25 Гц. Условие выполняется.