Экспертное обследование нежилых зданий выходит далеко за рамки простого визуального осмотра. Здесь важен каждый аспект, от качества и износа материалов до сбора и расчета фактических нагрузок. Там мы определим, пригодно ли здание к эксплуатации, какие конструкции подлежат замене или восстановлению, способны ли они выдержать дополнительный вес. На это основании можно выбрать безопасные проектные решения, подготовить документы на снос или реконструкцию. Сбором и анализом нагрузок занимаются инженеры, техники и проектировщики компании «Смарт Вэй». Основные нюансы этой работы вы узнаете из статьи.
Зачем и когда нужен сбор нагрузок при обследовании зданий
Сбор нагрузок при техническом обследований имеет прямое отношение к безопасной эксплуатации здания и принятию дальнейших решений. Неточности и ошибки могут привести к критическому просчету несущей способности. Из-за этого возникнет риск повреждения или разрушения, а. что еще хуже, причинения вреда людям.
Ключевая задача — выявление и анализ постоянных нагрузок. К ним относится собственный вес строительных конструкций, а также вес полов, перекрытий и кровли. В производственных и некоторых других зданиях важно даже учесть характеристики оборудования, которое создает нагрузку. Плюс. за годы эксплуатации здания там могли многократно проводить ремонты, добавляя новые слои:
- на кровле — дополнительные слои гидроизоляции, ремонтные стяжки, не предусмотренные проектом утеплители и т.д.;
- на перекрытиях — дополнительные слои звукоизоляции, новые стяжки пола, толстая плитка или камень.
Эти незаметные с виду наслоения могут критически увеличить постоянную нагрузку. Она действует на здание непрерывно. Если постоянная нагрузка значительно выросла, она «съедает» часть запаса прочности, который изначально предназначался проектом. В результате, полезная нагрузка, которую может нести здание, резко сокращается. Это делает эксплуатацию объекта опасной.
Вот перечень ситуаций, когда сбор нагрузок будет критически важным при обследовании:
- истечение нормативных сроков эксплуатации (здание достигло возраста, установленного нормативами, и нужно подтвердить его остаточную несущую способность);
- изменение функционального назначения здания (например, перевод офисного здания в архив или склад, установка тяжелого промышленного оборудования, что меняет показатели и характер полезной нагрузки);
- обнаружение значительных дефектов (признаками могут быть глубокие трещины в несущих стенах, сильные прогибы перекрытий или иные деформации).
Сбор нагрузок можно считать и основанием для снижения юридических и финансовых рисков. Если обследуем здание в связи с реконструкцией или изменением функционала, точность данных напрямую влияет на достоверность расчетов и выбор проектных решений. Без этого невозможно пройти экспертизу и получить разрешение в органах строительного надзора.
На что повлияют данные о нагрузках в здании
Если говорить общими словами, что результаты сбора нагрузок влияют буквально на все. Если же перейти к конкретике, то вот самые важные моменты.
Переоценка фактической несущей способности (поверочные расчеты). Сбор нагрузок даст исходные данные для всех расчетов. При обследовании инженер получает две ключевые фактические цифры: реальную прочность материалов (например, фактический класс бетона или марки кирпича) и реальную, фактически действующую нагрузку. Сопоставление этих параметров позволяет нам определить запас прочности конструкции — с учетом ее текущего состояния, физического износа и имеющихся дефектов (трещин, прогибов).
Приведем пример из нашей практики. В проектной документации 1970-х годов полезная (временная) нагрузка на перекрытие была заложена в размере 500 килограммов на кв. м. Однако, в результате вскрытия пола было обнаружено, что фактическая постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия плюс наслоения пола) выросла с проектных 150 до 350 кг. на квадратный метр. Соответственно, для полезной нагрузки в реальности остается лишь 150 кг. на квадрат. Зная эту реальную картину, можно выбирать решения для разработки проекта или безопасной эксплуатации объекта.
Планирование реконструкции и изменения функционала. Точные данные о нагрузках необходимы, если собственник планирует увеличить их. Типичные примеры — установка массивных резервуаров или станков, надстройка дополнительного этажа или мансарды, разделение существующего пространства на дополнительные уровни. Сбор и расчет нагрузок позволяют:
- определить, какой дополнительный вес конструкция может выдержать без проведения работ по усилению;
- разработать экономически обоснованную и технически оптимальную схему усиления, если существующий запас прочности недостаточен;
- учесть климатические нагрузки (например, по требованиям СП 20.13330.2016 по снеговым нагрузкам для конкретного региона.
Обоснование необходимости усиления конструкций. Расчеты, основанные на точных данных, могут подтвердить наличие запаса по нагрузкам. Это экономит деньги и время собственника. В обратной ситуации, нужно будет вовремя вложиться в ремонт, чтобы избежать ухудшения состояния конструкций.
Нормативная база для сбора и расчетов нагрузок при обследовании зданий
Любое обследование нежилых зданий проводится на основании нормативно-технических актов. К ним относятся стандарты и своды правил. Мы дадим краткое пояснение по ключевым руководящим документам, которые важны и для сбора нагрузок.
ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния». Он регламентирует состав работ и требования к получению информации о характеристиках объекта. Также стандарт указывает, что обследование включает анализ проектной документации, визуальное обследование, инструментальное обследование конструкций и обработку данных. Требования данного ГОСТ не распространяются на гидротехнические и транспортные сооружения, а также на объекты, связанные с горными работами или судебно-строительной экспертизой.
СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85). Этот документ, определяет, как именно нужно классифицировать и рассчитывать нагрузки. Помимо прочего, свод правил делит нагрузки на:
- Постоянные — собственный вес конструкций, грунта, вес и давление стационарного оборудования;
- Временные (длительные) — вес временных перегородок, длительно действующее оборудование, складируемые материалы в помещениях;
- Кратковременные — полезная нагрузка на полы (люди, легкие предметы), крановые нагрузки, снеговые и ветровые нагрузки;
- Особые — сейсмические, взрывные, температурные климатические воздействия.
Для перехода от нормативного к расчетному значению нагрузки используется коэффициент надежности. Он важен для обеспечения необходимого запаса прочности, в том числе возможные неблагоприятные отклонения.
Типовые коэффициенты надежности показывают, что расчетная нагрузка всегда превышает нормативную:
| Тип нагрузки (СП 20.13330.2016) | Типовой коэффициент надежности (γf) | Пояснение |
| Постоянные (собственный вес конструкций) | 1.05 – 1.2 | Зависит от точности определения и материала. |
| Временные длительные (стационарное оборудование) | 1.1 – 1.2 | Для веса оборудования и изоляции. |
| Кратковременные (полезная нагрузка на полы) | 1.2 – 1.4 | Зависит от назначения помещения. |
Климатические нагрузки (например, снеговые) определяем по данным государственных служб с учетом предполагаемого срока службы объекта и привязкой к конкретному географическому району.
Порядок сбор и расчета нагрузок несущих конструкций здания
Сбор нагрузок объединяет камеральную работы с документами, полевые исследования и лабораторные испытания. Покажем, как это выглядит применительно к каждой стадии.
Этап 1: Анализ документации и определение временных нагрузок. Работа начинается с изучения документов на объект. Их предоставляет заказчик, либо мы самостоятельно направляем необходимые запросы в БТИ, архивы и т.д. Цель этого этапа — сравнить то, что было задумано проектировщиками, с тем, что реально есть на объекте на момент обследования. Одновременно определяем временные (эксплуатационные) нагрузки. Если здание функционирует, необходимо зафиксировать:
- схему размещения стационарного оборудования (вес и габариты);
- места и параметры складирования материалов и изделий;
- интенсивность и маршруты движения транспортных средств (погрузчиков) в пределах объекта.
Если обследование проводится при подготовке к реконструкции, значения временных нагрузок не должно быть ниже минимальных нормативных, установленных СП.
Этап 2: Физическое определение постоянных нагрузок (метод вскрытия). Для получения информации о постоянной нагрузке от собственного веса перекрытий, покрытий и полов требуется физическое вмешательство — вскрытие слоев (шурфование). Оно проводится в заранее выбранных местах, где инженер определяет фактическую толщину каждого слоя (например, стяжки, утеплителя, гидроизоляции, отделочного покрытия). Отбор проб материала является обязательным для лабораторного анализа. Важно, чтобы места всех вскрытий были точно привязаны на схеме здания. Это необходимо для включения в итоговый отчет. Если послойное разделение невозможно (например, при сильном сцеплении материалов), используется метод общего взвешивания образца.
Этап 3: Лабораторные испытания и расчет нормативного значения. Отобранные пробы материалов направляются в лабораторию. Там проводят испытания для определения фактической объемной массы (плотности). На основании результатов взвешивания проводится статистическая обработка данных. Это позволяет установить нормативное значение постоянной нагрузки на единицу площади. Нормативные нагрузки от собственного веса конструкций и покрытий устанавливаются только по результатам обследования и статистической обработки, а не по справочным данным.
Этап 4: Поверочный расчет конструкций. Все собранные и обработанные данные (нормативные и расчетные значения нагрузок, фактические геометрические размеры элементов, реальная прочность материалов и схема дефектов) вводятся в расчетную модель здания. Далее проводим поверочные расчеты по несущей способности и устойчивости в специальных программах. Эти расчеты учитывают совместную работу конструкций и грунтов основания. Полученные результаты (значения напряжений и деформаций) позволяют инженеру сделать окончательный вывод о достаточности или недостаточности несущей способности конструкции.
Требования к точности сбора и расчета нагрузок
Требования к точности сбора и расчета нагрузок являются ключевым моментом. Вот что об этом сказано в стандартах и сводах правил.
Требование к объему выборки (Репрезентативность замеров). Для того чтобы результаты взвешивания проб считались статистически достоверными и репрезентативными, требуется соблюдение минимального объема замеров. Нагрузка от собственного веса конструкций одного участка (например, пола или покрытия) площадью до 3000 квадратных метров должна быть определена путем изменения поперечного сечения не менее чем в пяти местах и взвешивания не менее пяти отобранных проб.
Если обследуемая площадь превышает 3000 квадратных метров, на каждые следующие 1000 квадратных метров требуется проводить дополнительное вскрытие. Невыполнение норматива по объему выборки ставит под сомнение достоверность дальнейших расчетов.
Статистическая обработка данных (Учет коэффициента Стьюдента). Нормативное значение нагрузки, определенное по результатам обследования, не может быть просто равно среднему арифметическому весу проб. Оно должно быть установлено на основании статистической обработки результатов взвешивания с использованием специальной формулы. За основу там взят коэффициент Стьюдента. Он учитывает малый объем выборки (не менее пяти образцов) и заданную доверительную вероятность. Инженер должен определить, какое действие оказывает нагрузка на конструкцию:
- если увеличение постоянной нагрузки (собственный вес) неблагоприятно для конструкции, принимается знак «плюс», то есть верхняя граница доверительного интервала;
- если нагрузка благоприятна (например, вес грунта, который повышает устойчивость фундамента против всплытия), принимается знак «минус», то есть нижняя граница.
Исключение коэффициента надежности. Когда нормативное значение нагрузки установлено через статистическую обработку, считается, что необходимый запас надежности уже заложен в методику определения этой величины. Соответственно, при переходе к расчетной нагрузке, коэффициент надежности по нагрузке принимается равным единице. Это правило является ключевым нюансом. Оно отражает уровень достоверности, которого можно достигнуть благодаря обследованию и точной обработке данных.
Алгоритм действия для расчета и сбора нагрузок
Сначала происходит первичное определение состава нагрузок и мест вскрытия. На этом этапе инженер определяет перечень всех действующих нагрузок: постоянных (конструкции, полы, кровля), длительных (оборудование, перегородки) и кратковременных (полезная, снеговая, ветровая). Составляем схема здания, на которой отмечаем места, где будет произведено вскрытие слоев пола или кровли. Места для шурфования (не менее пяти на 3000 м²) выбираются с учетом потенциальной неоднородности конструкции (например, разница в толщине стяжки в разных зонах перекрытия или скопление утеплителя в ендовах кровли).
Далее переходим к лабораторным и полевым испытаниям образцов. Эта стадия включает вскрытие, замеры толщин слоев и отбор проб. Отбор проб сопровождается оформлением соответствующих актов. Одновременно с этим осуществляется:
- взвешивание отобранных образцов для определения их фактической плотности (объемной массы);
- статистическая обработка результатов взвешивания для определения нормативного значения постоянной нагрузки;
- измерения прочностных характеристик самих несущих конструкций (определение фактического класса бетона, марки раствора или расчетного сопротивления металлоконструкций).
Переходим к формированию расчетной модели и проведению поверочного расчета. Здесь эксперт объединяет все собранные данные: нагрузки, фактическая прочность материалов, геометрические размеры и схема обнаруженных дефектов (трещины, коррозия). На их основе создаем расчетная модель объекта. Проводятся поверочные расчеты по первой и второй группам предельных состояний. Модель проверяется на устойчивость и несущую способность по всем наиболее невыгодных сочетаний нагрузок. Например, это будет максимальная снеговая нагрузка плюс максимальная полезная нагрузка при неблагоприятном температурном воздействии).
Результатом является определение напряженно-деформированного состояния конструкций. Мы получаем исчерпывающий ответ о том, способно ли здание выдержать фактическую или планируемую эксплуатационную нагрузку.
Какие документы оформляют в процессе сбора нагрузок на несущие конструкции здания
Каждый этап сбора и расчета нагрузок документируем. Итогом работы станет техническое заключение. Кроме этого, наши эксперты оформляют следующие документы:
- Промежуточные акты и протоколы. Подтверждают соблюдение методологии обследования и требований к точности замеров.
- Акты отбора проб и вскрытия (шурфования). Фиксируют точное местоположение, количество и глубину вскрытий, а также отбор образцов материалов. Это подтверждает соблюдение норматива «не менее пяти проб на 3000 м²».
- Протоколы лабораторных исследований. Содержат результаты взвешивания образцов, определение их фактической объемной массы, влажности, а также, при необходимости, результаты испытаний материалов несущих конструкций (прочности бетона, стали, кирпича).
- Журналы полевых измерений. Детальные записи о замерах геометрических размеров конструкций и толщинах слоев.
Техническое заключение содержит все результаты обследования, в том числе и по сбору и расчету нагрузок. В этом плане документ содержит такие разделы:
- описание конструктивной схемы и оценка состояния — включает оценку состояния всех обследованных конструкций (стены, перекрытия, кровля, полы), показатели их физического износа;
- обоснование причин появления дефектов и повреждений — были ли дефекты вызваны превышением расчетной нагрузки или, например, низким качеством материала;
- расчеты — раздел, где излагаются выводы о несущей способности конструкций с учетом собранных нагрузок и реальной прочности материалов.
Приложения дополняют и уточняют техническое заключение. В их состав обычно входят поэтажные планы, фотофиксация, таблицы с расчетными данными и т.д.
Кейсы ООО «Смарт Вэй»: сбор и расчет нагрузок для любызх типов зданий и конструкций
Кейс 1. Сбор нагрузок для склада и новой кровли, с учетом климатических условий.
Кейс 2. Построение модели надстройки при реконструкции, где не обойтись без сбора и расчетов нагрузок
Где используют результаты сбора и расчета нагрузок
Данные о фактических нагрузках, действующих на несущие конструкции, станут основой для принятия решений о ближайшем или отдаленном будущем объекта. Мы используем их:
- при разработке проектов на различные строительные работы (реконструкция, перепланировка, капремонт и т.д.);
- при подготовке документов на усиление конструкций;
- при оценке и определении рыночной стоимости здания;
- при обосновании доводов в судебных процессах.
Предотвратив аварийные ситуации, собственник сможет избежать и проблем с государственными органами. Он не получит предписание и штрафы из-за нарушения требований безопасности.
Закажите обследование со сбором нагрузок в компании «Смарт Вэй». Наши эксперты готовы выполнить самые сложные задачи!
