Общие сведения о зданиях и сооружениях

 Состояние производственных  сооружений с агрессивными средами  во многом зависит от культуры  самого производства, т. е. от  того, как герметизированы технологические  линии, предотвращены ли агрессивные  выделения в помещения, усилена  ли вентиляция, как быстро смываются  промышленные стоки. Для поддержания  таких сооружений в исправном  состоянии важна также культура их технической эксплуатации: чем выше агрессивность среды в сооружении, тем чаще должны проводиться обследования и возможно быстрее восстанавливаться конструкции, начавшие разрушаться.

2.2 Физический износ  и моральное старение 

Износ, или старение,— это потеря сооружениями ещё элементами первоначальных эксплуатационных качеств. Такой процесс неизбежен, и задача состоит в недопущении ускоренного, преждевременного износа, в своевременной замене, усилении конструкций и оборудования с малыми сроками службы. Различают физический износ и моральное старение. 

Физический  износ — это потеря   конструктивными  элементами первоначальных физико-технических свойств. Моральное старение бывает двух форм: снижение стоимости сооружения, обусловленное научно-техническим прогрессом и удешевлением строительства с течением времени, при строительстве новых зданий;

потеря сооружением  технологического соответствия его  назначению, восстановление которого связано с дополнительными затратами.

Физический износ  конструкций сооружения определяется по Методике определения физического  износа гражданских зданий, изданной МЖКХ РСФСР в 1970 г. Сущность ее состоит в следующем:

износ конструкций (%) определяется по специально разработанным таблицам внешних признаков износа; таких таблиц разработано 54: для разных типов фундаментов, стен, перекрытий и других конструкций;

износ сооружения (%) определяется как сумма произведений износа отдельных конструктивных элементов на, их удельную стоимость, деленная на 100. Для этого разработан Сборник укрупненных показателей восстановительной стоимости жилых и общественных зданий (Госстрой СССР, 1970). В нем приведена доля стоимости конструктивных элементов в различных типах зданий.j

Таким образом, физический износ Q определяется по формуле

Q = E_ft*e / g_i,                                   (1)

где g_i — износ отдельного элемента сооружения, %; е;— доля стоимости этого элемента по отношению к стоимости всего здания, %.

При определении износа здания его делят обычно на девять элементов. В табл. 3.1 приведен пример определения физического износа здания по девяти его конструктивным элементам. Износ здания в этом примере составит Q = 2175/100~ ~22 %. Максимальный износ эксплуатируемых сооружений не должен превышать 70—80 %.

В некоторых работах  ошибочно утверждается, что физический износ, достигнув 35—40%, прекращается во времени — кривые на графиках приближаются к горизонтальной линии и долговечность зданий становится как бы бесконечной без капитальных ремонтов. На самом же деле это не так. Износ с течением времени возрастает, особенно резко после достижения зданием примерно 0,8 расчетного срока службы. Так, затраты на ремонт при износе 65 % в 30 раз больше, чем при износе 10%. В среднем возрасте зданий их износ составляет около 0,35 % в год, а в конечном периоде — в три раза больше.

Необходимо отметить, что на физический износ зданий оказывают влияние очень многие факторы. Даже здания, построенные одной и той же организацией по одному и тому же проекту, в одно и то же время, в зависимости от уровня эксплуатации по величине износа отличаются в три раза. Интересные в этом отношении данные изложены в работе [11]: в ней приведены коэффициенты износа зданий в зависимости от различных факторов. Так, износ зданий с плохой инсоляцией в 2,2 раза больше, чем с хорошей; многоэтажные здания быстрее изнашиваются, чем малоэтажные, и т. п. Поэтому факторы, влияющие на интенсивность физического износа, должны возможно полнее учитываться проектировщиками, строителями, эксплуатационниками с целью обеспечения нормативного срока службы зданий при меньших затратах на капитальный ремонт. При сочетании положительных факторов можно достигнуть снижения износа и продления срока службы зданий; однако прогнозировать интенсивность износа на длительный период можно только весьма приближено, так как трудно заранее предугадать фактическое сочетание отмеченных выше факторов и их влияние на износ конкретного здания. Величину снижения износа при капитальном ремонте можно вычислить путем повторной оценки технического состояния по Методике, указанной выше; она обычно даже при отличном ремонте не превышает 50—70 %. 

Моральное старение первой формы  — обесценение ранее построенных зданий — имеет небольшое практическое значение. Моральное старение второй формы — технологическое старение — требует дополнительных капитальных вложении на его ликвидацию, на модернизацию сооружений применительно к современной технологии устранением этого вида старения приходится все время встречаться на практике. Однако определение морального старения второй формы более сложно, и поэтому нет еще официальной методики его расчета. Можно воспользоваться ленинградским методом совместного учета физического износа и морального старения при составлении перспективных планов ремонта и модернизации зданий и сооружений [16 и 17].

Особенно интенсивен моральный износ производственных зданий в связи с научно-технической  революцией и быстрым обновлением  технологии производства. Так, полная смена технологии в машиностроении происходит через пять лет, в радиоэлектронике в течение одного года, что требует переоборудования и модернизации зданий.

Моральный износ происходит скачкообразно по мере изменения требований к технологии или к жилью. Так, если раньше . требования к жилью не изменялись столетиями, то теперь они сохраняются не более десяти лет. Например, еще совсем недавно газификация считалась положительным элементом благоустройства, а сегодня делается упор на замену газа электричеством, газовых колонок— горячим водоснабжением и т. п.

Устранение морального износа второй формы во время капитального ремонта с переоборудованием и модернизацией и есть денежное его выражение. Таким образом, в отличие от морального износа первой формы, не связанного с дополнительными затратами, моральный износ второй формы поглощает почти треть стоимости капитального ремонта, а иногда и больше. В настоящее время 75 % капитальных вложений расходуется на модернизацию промышленных предприятий, так как это все же более быстрый и экономичный путь получения продукции, чем при новом строительстве.

Величину морального износа второй формы М₂ оценивают путем сравнения восстановительной (балансовой) стоимости старого здания и нового, построенного в соответствии с современными требованиями:

M_a = (C_i — C₁)/C_i-№,                                     (2)

где С₁ и С₂ — восстановительная стоимость старого и стоимость нового зданий, руб.

Допустимая величина морального износа существующего здания не должна превышать затрат на новое  строительство здания, равного по площади, но отвечающего требованиям  новой технологии и благоустройства.

Предельный износ  конструкции без ремонта может  быть определен по выражению:

g_ecT = а*Тест.                                           (3)

где а — ежегодный износ, %; Тест — срок эксплуатации до предельного износа без ремонта, годы.

Рис. 2. Изменение затрат (а) и стоимости здания с течением времени (6)

Рис. 3. Виды износа и его возмещение путем проведения периодических ремонтов (а), виды износа и оптимальная долговечность зданий (б)    

  Для практических целей важно рассчитать межремонтный период, чтобы обоснованно проводить профилактические ремонты. Межремонтный период можно определить по формуле

где Г_д — срок эксплуатации до предельного износа при ремонтах, годы; g_пр — предельный (допустимый) износ, %; g_p — доля снижаемого износа за счет ремонта, %; Т_физ — физическая долговечность конструкции, установленная опытным путем, годы.

Однако не все из входящих в (Рис. 4) величины можно определить, а поэтому нельзя еще рассчитать периодичность профилактических ремонтов.

Зависимость между  износом и действительной стоимостью сооружений показана на рис. 2.

Цель технической  эксплуатации состоит в «торможении» износа зданий. На рис. 3 показано, как  капитальный ремонт, т. е. усиление и  замена конструкций и инженерного  оборудования, позволяет снизить износ и благодаря этому продлить срок службы зданий. Физический износ можно уменьшить путем капитального ремонта, а моральный — только модернизацией.

2.3 Классификация повреждений  зданий и ее  практическое использование

При эксплуатации сооружений первостепенное значение отводится обеспечению безотказной работы всех конструкций и систем в течение не менее нормативного срока службы, а также правильной и своевременной оценке их технического состояния, выявлению дефектов и начала повреждения. Это необходимо для сохранности сооружений при минимальном расходе сил, средств и планомерной работы эксплуатационно-ремонтных подразделений.

Возможные повреждения  классифицируются по следующим основным признакам (рис. 4):

причинам, их вызывающим;

механизму коррозионного  процесса разрушения конструкций;

значимости последствий  разрушения и трудоемкости восстановления зданий. 

Причинами, вызывающими  повреждения зданий, являются:

воздействие внешних  природных и искусственных факторов;

влияние внутренних факторов, обусловленных технологическим процессом;

проявление дефектов, допущенных при изысканиях, проектировании и возведении зданий;

Недостатки и нарушение  правил эксплуатации зданий, сооружений и санитарно-технического оборудования.

По механизму коррозионного  процесса различают следующие основные виды коррозии: химическую, электрохимическую, физико-химическую и физическую.

Химическая  коррозия материала конструкций сопровождается необратимыми изменениями в структуре вещества под действием сухой агрессивной среды.

Если агрессивная  среда является электролитом, то необратимые изменения в структуре материала происходят в результате возникновения электрического тока на границе «металл — агрессивная среда» и начинается электрохимическая коррозия.

Если физическое разрушение конструкции сопровождается изменением и структуры материала, например выщелачиванием, кристаллизационным разрушением, то такая коррозия называется физико-химической.

Чаще всего здания, их конструктивные элементы и оборудование преждевременно выходят из строя в результате воздействия не одного, а суммарного воздействия многих факторов; это прежде всего увлажнение и переменные температуры, а также механическое, химическое, биологическое и другие воздействия. При этом заметное влияние одного какого-либо фактора обычно способствует резкому усилению воздействия на конструкции иных факторов.

По степени разрушения или значимости последствий можно  выделить три категории повреждений:

I — повреждения аварийного характера, вызванные дефектами 

 проектирования, строительства,  стихийными  явлениями, 
а также нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений;

восстановление всего  здания или его части в этом случае 
производится путем замены всех или некоторых конструкций 
по специально разработанным проектам;

II — повреждения основных элементов, но не аварийного характера,

устраняемые при капитальном  ремонте;

III  — повреждения   второстепенных   элементов   (отпадение 
штукатурки и т. п.), устраняемые при текущем ремонте.

Пользуясь приведенной  методикой классификации и оценки повреждений, необходимо в каждом конкретном случае правильно определить опасность повреждения и срочность принятия мер по его устранению, чтобы не упустить аварийную ситуацию и не направлять все силы и средства эксплуатационной службы при появлении малейшего повреждения.

Износ сооружений ускоряется и разрушения усугубляются, если они  вызваны дефектами, допущенными  в проекте, при возведении или эксплуатации сооружений.