Оценка физического износа жилых зданий

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 

Лабораторная  работа

По  дисциплине: Техническое  обслуживание зданий и сооружений

По  теме: Оценка физического  износа жилых зданий. 
 
 
 
 

      Выполнила:

                                                                Студентка 2 курса группы ЭиУП(ОсНИ)

                                                                       Комбарова  Карина 
 
 
 

Самара 2011

     Физический износ. Основные понятия. Виды воздействий.

     Критерием оценки технического состояния здания в целом и его конструктивных элементов и инженерного оборудования является физический износ - это утрата ими первоначальных технико-эксплуатационных качеств в результате воздействия  природно-климатических факторов и  жизнедеятельности человека. В процессе многолетней эксплуатации конструктивные элементы и инженерное оборудование под воздействием физико-механических и химических факторов постоянно  утрачивают свои эксплуатационные качества. Под утратой технико-эксплуатационных качеств понимается снижение конструктивными  элементами зданий прочности, жесткости, стойкости под влиянием разрушающих  воздействий окружающей среды. Вследствие снижения этих качеств, здания со временем подвергаются старению и разрушению. Кроме множества разрушающих  факторов старение, износ жилых зданий и их конструкций зависят также  от различных местных условий, соблюдения требований по эксплуатации и содержанию зданий, системы технического обслуживания и ремонтов как здания в целом, так и различных элементов  конструкций.        В теории различают две стадии физического износа здания: устранимый и неустранимый. Первая стадия физического износа характеризуется ухудшением технико-экономических показателей эксплуатации здания. На этой стадии снижение потребительских качеств, является следствием увеличения потока отказов в работе конструктивных элементов и инженерных систем здания, в результате этого сокращается срок эксплуатации объекта, увеличиваются эксплутационные затраты (затраты на техническое обслуживание, текущий ремонт и т. д.). Признаком неустранимого физического износа является то, что дальнейшая эксплуатация здания становится недопустимой по условиям обеспечения требований безопасной эксплуатации объектов жилищного фонда. Следует отметить, что существуют методики нелинейного расчета неустранимого физического износа, причем степень нелинейности часто является функцией качества эксплуатации.          При эксплуатации сооружений различают силовое воздействие нагрузок, вызывающее объемное напряженное состояние, и агрессивное воздействие окружающей среды, в результате чего сооружения быстро изнашиваются и выходят из строя.       Агрессивной является среда, под воздействием которой изменяются структура и свойства материалов. Это приводит к непрерывному снижению прочности и разрушению структуры: такое разрушение называется коррозией.            Вещества и явления, способствующие разрушению и коррозии, называются стимуляторами или факторами, содействующими коррозии. Вещества и явления, затрудняющие и замедляющие разрушение и коррозию, называются пассиваторами, или ингибиторами коррозии.    Агрессивность или пассивность среды не имеют универсального характера, т. е. они могут меняться ролями: в одних условиях определенная среда агрессивна, в других - она же пассивна. Так, теплый влажный воздух весьма агрессивен по отношению к стали, а бетон он упрочняет.   Разрушение строительных материалов носит весьма разнообразный характер: химический, электрохимический, физический, физико-химический. Классификация агрессивности сред и их воздействия приведена в СНиП 2.03.11-85, агрессивные среды делятся на газовые, жидкие и твердые.  Газовые среды - это такие соединения, как сероуглерод (CS₂), углекислый газ (СO₂), сернистый газ (SO₂) и др. Их агрессивность характеризуют три главных показателя: вид и концентрация газов, их растворимость в воде, влажность и температура газов.   Жидкие среды - это растворы кислот, щелочей и солей, а также масла, нефть, растворители и др. Агрессивность таких сред определяется тремя показателями: концентрацией агрессивных агентов, их температурой, скоростью движения или величиной напора у поверхности конструкции. Коррозионные процессы протекают более интенсивно в жидких агрессивных средах.            Твердые среды - это пыль, грунты и т. п. Их агрессивность оценивается четырьмя показателями: дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью и влажностью окружающей среды. Особенно активную роль в твердых средах играет влага.      Разнообразные климатические и гидрогеологические условия строительства в нашей стране, а также внутренние воздействия, вызванные происходящими в сооружениях процессами, не всегда позволяют найти оптимальные решения, учитывающие все виды воздействия на долговечность, экономичность и другие показатели. Поэтому весьма важно, чтобы персонал эксплуатационной службы учитывал и анализировал специфические воздействия на сооружения, что содействует обеспечению их заданной долговечности.

Воздействие воздушной среды

     Загрязненный  воздух особенно в сочетании с  влагой приводит к преждевременному износу, коррозии, растрескиванию и  разрушению строительных конструкций. Вместе с тем в чистой и сухой  атмосфере камни, бетон и даже металлы могут сохраняться сотни  и тысячи лет, что свидетельствует  о слабой агрессивности (или ее полном отсутствии) такой воздушной среды.         Наиболее интенсивными загрязнителями воздуха являются продукты сгорания различных видов топлива. Поэтому в городах и промышленных центрах металлы коррозируют в 2-4 раза быстрее, чем в сельской местности, где сжигается меньше угля и нефтепродуктов.      К основным продуктам сгорания большинства видов топлива относятся углекислый (С0₂) и сернистый (S0₂) газы. При растворении углекислого газа в воде образуется углекислота - конечный продукт сгорания многих видов топлива: она разрушающе воздействует на бетон и другие строительные материалы. При растворении сернистого газа в воде образуется серная кислота, также разрушающая бетон.

Воздействие грунтовой воды

     Имеющаяся в природе грунтовая вода может  быть: связанной (химически, гигроскопически), свободной, парообразной.   Грунтовая вода взаимодействует физически и химически с минеральными и органическими частицами грунта и представляет собой раствор с изменяющимися концентрацией и химическим составом, что отражается на степени ее агрессивности, повышающейся или снижающейся с течением времени возле подземных частей сооружений.    Грунтовая вода по капиллярам перемещается вверх на значительную высоту и обводняет верхние слои грунта. В некоторых условиях капиллярные и грунтовые воды могут сливаться и устойчиво обводнять подземные части сооружений, в результате чего усиливается коррозия конструкций, снижается прочность оснований.     Известно много разновидностей агрессивности грунтовых вод; из них чаще всего выделяют общекислотную, выщелачивающую, сульфатную, магнезиальную и углекислотную - в зависимости от содержания в воде соответствующих примесей и их концентрации, указанных в СНиП 2.03.11-85.

Воздействие отрицательной температуры

     Некоторые конструкции, например, цоколь, находятся в зоне переменного увлажнения и периодического замораживания. Отрицательная температура (если она ниже расчетной или не приняты специальные меры для защиты конструкций от увлажнения), приводящая к замерзанию влаги в конструкциях и грунтах оснований, разрушающе воздействует на здания. Эксплуатационникам следует знать, что повреждения здания из-за промерзаний и выпучивания оснований могут произойти и происходят после многих лет эксплуатации, если допущены срезка грунта вблизи фундаментов, увлажнение основания, а также под воздействием других факторов, способствующих промерзанию.        Износ здания с учетом выполнения мероприятий по ремонту, наладке и обслуживанию инженерных систем и конструкций называют нормальным физическим износом и в соответствии с ним назначают нормативный срок службы здания.           Величина физического износа - это количественная оценка технического состояния элементов здания, показывающая долю ущерба, потерю ими первоначальных физических характеристик, удовлетворяющих эксплутациониым требованиям. В соответствии с действующей в настоящее время методикой физический износ здания в целом определяется путем сложения величин физического износа отдельных конструктивных элементов (по доле восстановительной стоимости каждого из них в общей стоимости здания). При этом признаки физического износа устанавливаются путем осмотра (визуальный способ) и с использованием простейших приспособлений (уровень, отвес, метр и т. п.). Методикой предусматривается в некоторых случаях вскрытие отдельных конструктивных элементов. Точность определения процента физического износа по таблицам методики находится в пределах ±5 %.         Признаки износа даны для каждой степени технического состояния конструктивного элемента с определенным интервалом в зависимости от ценности и условий его работы. Так, фундаменты здания работают в лучших условиях по сравнению со стенами, и для них интервал данных принят 20 %, причем признаки физического износа указаны для средних значений. Износ более ценных конструктивных элементов указан с интервалом 10 %, а признаки даны для крайних значений.       Динамика физического износа, то есть характер его количественных изменений во времени, в зависимости от фактического срока эксплуатации, имеет большое значение при эксплуатации жилищного фонда.  Разрушающие и прочие факторы по-разному влияют на износ материалов и конструктивных элементов зданий. Срок службы здания в целом зависит от долговечности его конструкции. Элементы зданий по прочности неравнозначны и сроки службы у них разные. Следует также учитывать и объективные различия разрушающих воздействий на те или иные конструктивные элементы (внутренние лестничные марши и наружные стены при сравнимых прочностных характеристиках в процессе эксплуатации испытывают совершенно разные нагрузки и т. д.).   Таким образом, существует непосредственная взаимосвязь между величиной физического износа и временными факторами. Под временными факторами понимаются две характеристики - фактический возраст здания (срок эксплуатации) и его долговечность (предельный срок службы). В свою очередь, предельный срок службы определяется по продолжительности времени, в течение которого несущие конструктивные элементы жилищного здания утрачивают свою прочность. Как правило, предельный срок службы здания численно равен значению нормативного срока службы, в соответствии с группами капитальности зданий (табл.1).   Физический износ здания, достигшего нормативного срока службы, соответствует уровню 75... 80 %, при условии осуществления в этот период текущих ремонтов, обеспечивающих поддержание нормального эксплуатационного состояния и капитальных ремонтов, непосредственно связанных с возмещением физического износа.     Очевидно, что проведение мероприятий по простому воспроизводству (проведение текущих и капитальных ремонтных работ) существенно изменяет динамику физического износа, «приглушает» ее. Для определения эффективности деятельности эксплуатирующей организации учитываем то, что при нормальной эксплуатации объектов жилищного фонда, значения их физического износа, определяемые при проведении обследования, не должны превышать значений физического износа, рассчитанных с использованием нормативных документов. Под нормальной эксплуатацией понимается такая эксплуатация объектов жилищного фонда, при которой эксплуатирующая организация производит полный комплекс работ по технической эксплуатации, т. е. проводит работы по текущему содержанию объектов, своевременный текущий и капитальный ремонт.    Анализируя графики изменения физического износа отдельных конструктивных элементов здания (см. рис. 1), которые приводятся в ВСН 53-91 р, можно предположить, что закономерность нарастания физического износа является общей величиной для всех конструктивных элементов и динамика физического износа является функцией от периода эксплуатации конструктивного элемента.

     Как отмечалось ранее, для определения  физического износа всего здания по износу отдельных элементов используют формулу (6.1.1), а физический износ  здания в целом определяют путем  сложения величин физического износа отдельных конструктивных элементов (по доле восстановительной стоимости  каждого из них в общей стоимости  здания). Тогда для объекта можно  получить график изменения физического  износа, характеризующий его техническое  состояние в течение всего  периода эксплуатации.

Рис. 6.1.1. Физический износ  разных конструктивных элементов с различными сроками службы(ВСН 53-91р)

     Основные  фазы общего процесса физического износа 

     В течение периода эксплуатации здания можно выделить три основные фазы общего процесса физического износа:

•        первая фаза (эксплуатация в пределах 25 % нормативного срока службы) характеризуется усиленным нарастанием износа вследствие дефектов, связанных с качеством материалов, изделий и конструкций, качеством самих строительно-монтажных работ при возведении зданий, а также в связи с самой эксплуатацией (начальный период эксплуатации сопровождается осадкой фундаментов и т. д.);

•        во второй фазе (продолжительность составляет порядка 50 % нормативного срока службы) процесс износа конструктивных элементов и здания в целом замедляется в результате проведения текущих и капитальных ремонтов, замены и обновления конструктивных элементов;

•        третья фаза (период эксплуатации объекта характеризуется повторным усиленным нарастанием износа конструктивных элементов вследствие накопления эксплуатационной усталости) соответствует периоду, когда конструктивные элементы подвержены усиленному разрушению. На этой стадии износ здания остановить и компенсировать практически невозможно. Производятся только поддерживающие ремонты для сохранения и поддержания зданий и строений в допустимом техническом состоянии до момента их комплексной реконструкции или сноса. Следовательно, динамика физического износа может быть представлена в виде следующей схемы (рис. 2):

Рис.2 Динамика физического износа (Ф) в процессе эксплуатации (использования) объекта недвижимости

     Формула для вычисления физического  износа

     Величину  физического износа зданий и сооружений устанавливают по физическому износу их составляющих элементов. После определения степени их износа вычисляют средневзвешенный процент износа всего здания в целом по формуле: 

ф_з =  

Фз – физический износ здания, %;

Фкi – отдельной конструкции, элемента или системы, %;

li – коэффициент, соответствующий доле восстановительной стоимости отдельной конструкции,         элемента или системы в общей восстановительной стоимости здания;

n – число отдельных конструкций, элементов или систем в здании.

        Доли восстановительной стоимости  отдельных конструкций, элементов  и систем в общей восстановительной  стоимости здания, (в %) следует принимать по укрупненным показателям восстановительной стоимости жилых зданий, утвержденным в установленном порядке, а для конструкций, элементов и систем, не имеющих утвержденных показателей – по их сметной стоимости.

        Физический износ отдельных конструкций,  элементов, систем или их участков  следует оценивать путем сравнения  признаков физического износа, выявленных  в результате визуального и  инструментального обследования, с  их значениями, приведенными в  таблицах ВСН 53-86. 

Физический  износ конструкций  и элементов  на примере квартиры.

     Оценка  технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений заключается в определении степени  повреждения, категории технического состояния и возможности дальнейшей эксплуатации их по прямому или измененному (при реконструкции) функциональному  назначению.

     Оценку  технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений производят путем сопоставления  предельно допустимых (расчетных  или нормативных) и фактических  значений, характеризующих прочность, устойчивость, деформативность (по I и II группам предельных состояний) и эксплуатационные характеристики строительных конструкций.

     Критерии  оценки технического состояния зависят  от функционального назначения и  конструктивной схемы здания, вида строительной конструкции и материала  и т.д.

     За  предельно допустимые значения критериев  оценки технического состояния зданий принимают расчетные схемы, нагрузки и воздействия; прочностные и  физико-механические характеристики материалов и конструкций (из проектной документации), геометрические параметры зданий (по рабочим чертежам), эксплуатационные характеристики (по расчетам в проектной  документации).

     Фактические значения критериев оценки технического состояния строительных конструкций  принимаются по результатам визуальных и инструментальных обследований, лабораторных испытаний, поверочных расчетов.

     Критерии  оценки технического состояния строительных конструкций разделяют на две  группы: критерии, характеризующие  несущую способность, устойчивость и деформативность, и критерии, характеризующие эксплуатационную пригодность зданий. Предельно допустимые значения критериев оценки технического состояния конструкций зданий, которые устанавливаются нормативными документами.

     Техническое состояние конструкций устанавливают  на основе оценки совокупного влияния  повреждений, дефектов, выявленных в  процессе предварительного обследования, поверочных расчетов их несущей способности, устойчивости и эксплуатационной пригодности.

     Если  один из критериев технического состояния  конструкций здания не отвечает требованиям  нормативных документов, конструкции  необходимо усиливать или заменять.

     Оценка  технического состояния конструкций  здания включает определение категории  технического состояния конструкций  с учетом степени повреждения  и величины снижения несущей способности; установление эксплуатационной пригодности  конструкций по основным критериям (температурно-влажностный режим, загазованность, освещенность, герметичность, звукоизоляция  и т.д.); разработку по дальнейшей эксплуатации зданий и сооружений.

     При проведении оценки технического состояния  конструкций фактические значения критериев оценки параметров конструкций, полученных в результате обследования, сопоставляются с проектными или  нормативными значениями. Нормативные  значения принимают по СНиП.

     Оценка  технического состояния зданий и  сооружений осуществляется на основе анализа результатов детального обследования строительных конструкций  и поверочных расчетов несущей способности, эксплуатационной пригодности.

     Рассмотрим  жилую двухкомнатную квартиру, в  доме, введенном в эксплуатацию в 2008 г. Согласно нормы ВСН 53-86(р) "Правила оценки физического износа жилых зданий" (утв. приказом Госстроя СССР от 24 декабря 1986 г. N 446) определим физический износ конструкций и элементов данной квартиры. Результаты представим в виде таблиц: