Комплексная реконструкция и эксплуатация зданий и сооружений

Проектирование, возведение и эксплуатацию каждого зда­ния объединяет применение единых параметров эксплуатацион­ных качеств; они являются стержнем, вокруг которого ведется вся научная и практическая работа в области строительства зданий и сооружений.

При проектировании здания эксплуатационные качества оп­ределяются выбором материалов, расчетом конструкций, объ­емно-планировочным решением, инженерным оборудованием в соответствии с назначением здания, Строительными нормами и правилами (СНиП) и выделенными ассигнованиями.

При возведении зданий принятые в проекте значения пара­метров эксплуатационных качеств материализуются, их досто­верность проверяется приборами и по их числовым значениям здания принимаются в эксплуатацию. Именно таким путем можно подтвердить, что построенное здание отвечает задуман­ному в проекте.

При эксплуатации зданий главная задача состоит в поддержании предусмотренных проектом и материализован­ных при строительстве эксплуатационных качеств на заданном уровне. Они должны полностью соответствовать назначению здания (например, в механических мастерских температура воздуха должна быть 12 °С, а в здании детского сада — 20— 22 °С), что обеспечивается определенными строительными кон­струкциями и инженерным оборудованием.

Таким образом, установлением значений параметров экс­плуатационных качеств (ПЭК) и разработкой инструкции по технической эксплуатации завершается проектирование зда­ний, с помощью выработанных в проекте ПЭК контролируется их возведение; по соответствию фактических значений ПЭК проектным здания принимаются в эксплуатацию и путем под­держания ПЭК на заданном уровне осуществляется техниче­ская их эксплуатация в течение установленного срока службы.

Если все работы в ходе эксплуатации ведутся на базе срав­нения фактических значений ПЭК с нормативными или рас­четными, то такая эксплуатация научно обоснована. К сожа­лению, зачастую еще осуществляется субъективный (только визуальный) контроль технического состояния сооружений и, исходя из этого, определяется время, место и объем работ по поддержанию зданий в исправном состоянии. Естественно, в та­ких случаях объемы работ принимаются с большим запасом, что исключает возможность ведения очередных работ на дру­гих объектах, так как имеющиеся силы и средства уже израс­ходованы.

На каждом этапе строи­тельства должно уделяться большое внимание к параметрам эксплуатационных качеств данного здания, что обеспечит согла­сованные действия между проектировщиками, строителями и эксплуатационниками на основе числовых значений ПЭК, т. е. позволит организовать все строительство на научной основе.

Эффективность эксплуатации и ее экономичность зависят от многих факторов, в частности в значительной мере от про­фессиональной подготовки лиц, ее осуществляющих, от их уме­ния построить эксплуатацию на научной основе.

С ростом городов, возведением многоэтажных и повышен­ной этажности зданий усложнилось их инженерное оборудо­вание, возросли расходы на его содержание, изменилась вся структура эксплуатации жилищного фонда. Потребовалось объединить и обеспечить автоматизированное управление лиф­тами, освещением лестничных клеток, установить контроль за температурой воды в системах центрального отопления, горя­чего водоснабжения, за загазованностью подвалов, за входами в подвалы, на чердаки, другие необитаемые помещения и т. п.

Затем все управление эксплуатацией зданий свели в объ­единенные диспетчерские пункты (ОДП), в объединенную дис­петчерскую службу (ОДС) в масштабе микрорайона или комплексную диспетчерскую службу (КДС) микрорайона в за­висимости от количества аппаратуры, установленной в этих пунктах. Уже внедрены типовые объекты диспетчеризации жи­лых массивов, позволяющие получать информацию о работе лифтов, температуре и давлении в системах горячего и холод­ного водоснабжения, отопления, пожаротушения, о напряжении на электрических вводах, об освещении подъездов, тревож­ные сигналы о вскрытии подвалов и других необитаемых по­мещений. В подъездах установлена также громкоговорящая связь с диспетчером для срочного вызова специалистов для устранения неисправностей, в том числе и  на строительных конструкциях, например о протечках кровли и др. На ОДС имеется и телефонная связь.

Во многих городах созданы жилищно-эксплуатационные тресты эксплуатационно-ремонтные управления, осуществляю­щие плановый ремонт зданий. В их состав входит диспетчер­ская служба с оперативными бригадами для устранения ава­рийных ситуаций. Однако большая часть существующей за­стройки — многие жилые, все служебные и производственные здания — эксплуатируются самостоятельными бригадами; это многомиллионная армия специалистов, обеспечивающая ис­правное техническое состояние зданий и сооружений.

Техническое обслуживание и особенно ремонт здании, хотя и относятся к широкой отрасли строительства, обладают спе­цифическими чертами. Особенно сложен комплексный капи­тальный ремонт, отличающийся прежде всего технологией ра­бот- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно ведется снизу вверх путем монтажа готовых конструк­ций, а ремонтные работы производятся в стесненных условиях существующей застройки, когда трудно разместить подсобные предприятия, краны, склады материалов. Стремление полнее использовать при ремонте старые материалы и конструкции, сопряжено с трудоемкой оценкой их технического состояния, ибо в разных частях износ их различен. Планировать такой ре­монт весьма сложно, так как неизвестны итоги разборки со­оружения, полезный выход материалов и пр.

Лица, занятые эксплуатацией и ремонтом зданий, должны хорошо знать их устройство, условия работы конструкций, тех­нические нормативы на материалы и конструкции, требуемые для ремонта. Они с помощью приборов, а также по внешнему виду и признакам должны уметь хотя бы приближенно оцени­вать техническое состояние здания и отдельных его конструк­ций, уметь выявлять уязвимые места, с которых может на­чаться его разрушение, выбирать наиболее эффективные спо­собы и средства его предупреждения и устранения, не нарушая по возможности, использование здания по назначению.

Решению столь обширного и сложного комплекса вопросов призвана способствовать теория эксплуатации зда­ний. Именно она научно обосновывает необходимость и сроки эксплуатационных мероприятий, так как базируется на:

знании   значений  параметров   эксплуатационных  качеств (ПЭК), которые требуется поддерживать на заданном уровне; установлении закономерностей воздействия внешних и вну­тренних факторов, выявлении характерных дефектов, повреж­дений и назначении способов их устранения;

выборе способов контроля ПЭК и методов отыскания де­фектов, повреждений и неисправностей;

определении способов и порядка наиболее рационального восстановления ПЭК зданий; назначении периодичности ремонтов и объемов работ; рациональном решении вопросов штатной структуры, чис­ленности и квалификации эксплуатационного персонала.

Современные сложные здания и сооружения могут хорошо и эффективно эксплуатировать только профессионально теоре­тически и практически подготовленные специалисты; таким специалистам требуются знания в трех основных областях:

знание устройства эксплуатируемых зданий и их конструк­ций, условий их работы, эксплуатационных требований к ним, их конструкциям соответственно их назначению, а также на­значению и размерам здания; умение находить уязвимые ме­ста, в которых может начаться разрушение конструкций;

понимание механизма износа, коррозии и разрушения строи­тельных конструкций под воздействием различных факторов и на этой основе эффективное использование методов и средств рациональной их защиты:

владение практическими приемами и навыками использова­ния различных материалов и устройств, позволяющих успешно решать каждодневные задачи по содержанию в исправном со­стоянии эксплуатируемых зданий.

Исходя из этого книга делится на три раздела, отвечающие упомянутым трем областям необходимых знаний:

раздел первый — описание особенностей устройства трех основных типов зданий и сооружений: жилых и общест­венных, производственных и специальных — заглубленных, их конструкций, предъявляемых к ним эксплуатационных требо­ваний; определение целей, задач, научных основ и содержания эксплуатации;

раздел второй — изложение теоретических основ меха­низма разрушения и методов защиты строительных конструк­ций в типичных условиях, т. е. без акцента на специфичность происходящих в зданиях процессов (так как их чрезвычайно много), как основы для решения практических задач эксплуа­тации и ремонта зданий или сооружений;

раздел третий — рассмотрение примеров восстановле­ния эксплуатационных качеств трех основных типов зданий и сооружений: гражданских, производственных и специальных заглубленных с целью накопления знаний и привития навыков решения практических задач их технического обслуживания и ремонта.

В книге небольшого объема невозможно описать все много­образие эксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенности воздействующих на них факторов, все поврежде­ния и способы восстановления эксплуатационных качеств. По­этому, разумеется, в каждом разделе изложены основы, наибо­лее важные сведения, овладев которыми можно практически решать задачи эксплуатации зданий, пользуясь (при необхо­димости) также литературой, приведенной в конце книги.

2. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И ИЗНОС ЗДАНИЙ

2.1 Причины и механизм износа

  Под долговечностью понимается способность зданий и их элементов сохранять во времени заданные качества в опреде­ленных условиях при установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций.

   Долговечность характеризуется временем, в течение кото­рого в сооружениях, с перерывами на ремонт, сохраняются экс­плуатационные качества на заданном в проекте (нормами) уровне; она определяется сроком службы не сменяемых при капитальном ремонте конструкций: фундаментов, стен, железо­бетонных перекрытий, колонн — кровля, полы, оконные переплеты, инженерное оборудование зданий — обычно имеют меньшие сроки службы и поэтому они, во-пер­вых, периодически защищаются покрытиями и, во-вторых, по мере износа заменяются или восстанавливаются.

Различают физическую и моральную, или технологическую, долговечность.

Физическая долговечность зависит от физико-технических характеристик конструкций: прочности, тепло- и звукоизоля­ции, герметичности и других параметров.

Моральная долговечность зависит от соответствия здания своему — назначению по размерам, благоустройству, архитектуре и т. п.

Правильная эксплуатация и заключается в предотвращении преждевременного физического износа профилактическими ме­рами и периодическом проведении капитального ремонта.

Надежность здания (вероятность его безотказной работы), долговечность и износ могут быть представлены во взаимо­связи графически, как показано на рис. 1, а.

различают еще оптимальную долговечность, т. е. срок службы здания, в течение, которого экономически целесооб­разно его восстанавливать однако наступает такой срок, когда затраты на восстановление становятся нецелесообразными, ибо превышают стоимость строительства нового здания.

В период эксплуатации сооружения подвергаются многочис­ленным природным и технологическим воздействиям, учиты­ваемым в проекте при выборе материалов, конструкций и т. п.; однако на практике сочетание характеристик строительных ма­териалов и конструкций может отличаться от установленных ГОСТом и вследсвие суммарного воздействия многочисленных факторов может происходить ускоренный износ сооружений. Он весьма разнообразен и сложен; на предупреждение уско­ренного износа расходуются значительные материальные сред­ства, ограничиваемые экономическими соображениями; рациональное эксплуатационное содержание сооружений — задача во многом индивидуальная, решение которой требует специ­альной подготовки. I Рассмотрим причины и механизм износа конструкций и сооружений подробнее.!

В износе конструкций и оборудования можно выделить три участка:

участок I — период приработки, деформаций, по­вышенного износа; этот период краток, и на него распространяется гарантия, выданная строителями сроком на два года; в данный период производиться последовательный ремонт;

Рис. 1. Накопление износа (а) и факторы (внешние и внутренние), воздействующие на здание (б)

участок II — период нормальной эксплуатации, медленного износа, во время которого накапливаются необра­тимые деформации, приводящие к структурным изменениям материала, медленному его разрушению;

участок III — период ускоренного износа, когда он достигает критического значения и возникает вопрос о це­лесообразности ремонта или списания и разборки сооружения.

В работе конструкций из бетона различают период упрочения — набора прочности, главным образом вслед­ствие дальнейшей гидратации цемента, и период разру­шения, снижения прочности из-за разрушения скелета мате­риала. Для строительных конструкций, в частности бетонных, характерен хрупкий вид разрушения без заметных остаточных деформаций; при этом на величину разрывного усилия оказы­вает существенное влияние время, в течение которого действует усилие, происходит «подготовка» разрушения, «накапливаются» микротрещины.

, При эксплуатации сооружений различают силовое воздей­ствие нагрузок, вызывающее объемное напряженное состояние, и агрессивное воздействие окружающей среды, в результате чего сооружения изнашиваются и выходят из строя.

Агрессивной средой является такая среда, под воздействием которой изменяются структура и свойства материалов, что при­водит к непрерывному снижению прочности и разрушению структуры; разрушение при этом называется коррозией.

Развитие промышленности и городов идет по линии исполь­зования более высоких скоростей технологических потоков, давлений, температур, образования агрессивных сред, т. е. по линии возникновения условий, когда на сооружения воздейст­вуют более агрессивные среды и механические нагрузки, чем прежде, что, естественно, приводит к более быстрому их раз­рушению и необходимости более эффективной защиты.

 Способность материалов сопротивляться разрушительному воздействию внешней среды называется коррозионной стойко­стью, а предельный срок службы сооружений, в течение кото­рого они сохраняют заданные эксплуатационные качества, и есть их долговечность.

Вещества и явления, способствующие разрушению, корро­зии, называют стимуляторами или факторами, содействующими коррозии. Вещества и явления, затрудняющие и замедляющие разрушение, коррозию, называют пассиваторами или ингиби­торами коррозии.

 Агрессивность или пассивность среды не имеют универсального характера, т. е. они могут меняться ролями: в одних усло­виях определенная среда агрессивна, а в других — она же пас­сивна. Так, теплый, влажный воздух весьма агрессивен по от­ношению к стали, но цементный бетон он упрочняет.