Новочеркасск, Россия
Новочеркасск, Ростовская область, Россия
Россия
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
В статье приводятся результаты проводимых обследований по выявлению наиболее распространённых ошибок, которые допускают застройщики, а также дается анализ причин произошедших аварий и обрушений при строительстве жилых домов.
обследование строительных конструкций, просадка грунта, деформации, кирпичная кладка, деформационные швы, железобетонный каркас, перекрытия, трещины, дефекты, обрушение.
Современные методы строительства и передовые конструкционные материалы позволяют развивать в строительной отрасли новые инновационные технологии, снижающие себестоимость и сроки строительства. Сегодня наиболее массовым является монолитное домостроение. Монолитные бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение при строительстве гражданских зданий, особенно многоэтажных и высотных, поэтому большое разнообразие применяемых технологий возведения зданий в монолитном домостроении и их совершенствование является нормой для строительной индустрии.
Особенно ответственным периодом монолитного строительства является бетонирование в зимнее время. Как показывает практика строительства, при отрицательных температурах скорость бетонирования резко снижается или оно вообще прекращается. Применение синтетических добавок в бетоны или электрический прогрев значительно увеличивает себестоимость строительства, поэтому застройщики с небольшим капиталом стараются уходить от таких затрат, иногда нарушая технологию бетонирования.
Одним из примеров нарушения технологии производства бетонных работ в зимнее время является аварийное обрушение перекрытия строящегося здания жилого дома по ул. Социалистической, 27 в г. Новошахтинске Ростовской области.
Здание в плане имело сложную конфигурацию с габаритными размерами в осях 20,78×16,16 м, высота подвального этажа — 2,1 м, высоты первого этажа — 2,5 м, второгои третьегоэтажей — 2,6 м. Основными несущими конструкциями здания являлись: монолитная железобетонная фундаментная плита толщиной 500 мм, устроенная по уплотненному грунтовому основанию; железобетонные монолитные колонны сечением 300×300 мм; стены лестничной клетки в осях 9-11 ×Е-О и диафрагмы жесткости по оси Ж толщиной 200 мм; монолитные, плоские (безбалочные) железобетонные плиты перекрытия и покрытия толщиной 200 мм, устроенные на отм. –0.370, +2.480, +5.330, +8.180, +11.030, +13.180.
Обрушение перекрытия 2-го этажа на отм. +5.330 произошло в декабре 2011 г. во время производства работ по бетонированию плиты перекрытия 3-го этажа. Установлено, что при производстве бетонных работ плита перекрытия 3-го этажа подверглась динамическому удару оборвавшейся емкости с бетоном («туфельки»). В результате обрушения было разрушено перекрытие 2-го этажа на отм. +5.330 на участках в осях 1-13 ×А-Д и 1-4 ×Д-И (рис. 1, 2), а на участках в осях 13-16 ×А и 1-9 ×И-М в плите выявлены косые трещины у опор, шириной раскрытия до 10 мм, в которых наблюдается расслоение бетона вдоль арматурных стержней и дробление бетона в сжатой зоне, указывающие на то, что плита перекрытия на этих участках находится в предельном, близком к разрушению состоянии (рис. 1, 3).
Производство работ по бетонированию строительных конструкций 2-го и 3-го этажа производилось в зимнее время, поэтому одной из главных задач обследования явилась установка фактической прочности бетона строительных конструкций на момент обрушения.
Рис. 1. Схема обрушения перекрытия 2-го этажа
Рис. 2. Фасад в осях 1-16 жилого дома по ул. Социалистической, 27 после обрушения плиты перекрытия второго этажа
Рис. 3. Характер разрушения монолитной ж.б. плиты перекрытия второго этажа на стыке с колонной в осях Б-14
По данным инструментальных исследованийна месте аварии, проведенных в соответствии с требованиями нормативно-технической документации [1; 4; 6;7], прочность бетона в плите перекрытия 2-го этажа и колоннах 3-го этажа соответствовала классу по прочности на сжатие В10 (М150), что значительно меньше проектного значения, равного В25 (М300), прочность бетона монолитных стен перекрытия 1-го этажа и колонн 2-го этажа соответствовала классу по прочности на сжатие В25 (М300), что удовлетворялопроектным решениям.
Низкая прочность бетона в колоннах 3-го этажа и монолитной железобетонной плите перекрытия 2-го этажа на отм. +5.330 обусловлена несоблюдением температурно-влажностного режима в процессе твердения бетона в зимний период времени.
Для полного анализа причин обрушения перекрытия был выполнен поверочный расчет с помощью программного комплекса StructureCad в соответствии с СП 63.13330.2012 [2]. Расчет плиты перекрытия 2-го этажа проведен в трех вариантах: от действия эксплуатационных нагрузок при классе бетона по прочности В25 (проектное значение); от нагрузок, действующих на момент обрушения при классе бетона по прочности В25 (проектное значение); от нагрузок, действующих на момент обрушения при классе бетона по прочности В10 (фактического значения на момент проведения обследования по результатам инструментальных исследований). По результатам поверочных расчетов установлено, что при действующих технологических нагрузках на момент обрушения и измеренном фактическом классе бетона по прочности В10 площадь требуемого армирования превышает на 70–190% площадь фактического армирования, т.е. несущая способность монолитного перекрытия на момент аварии была в 1,5–2 раза меньше фактически приложенной нагрузки.
Во всех вариантах поверочного расчета в зоне сопряжения колонн с монолитным перекрытием (в местах сосредоточения поперечных сил) для предотвращения разрушения по наклонным сечениям требуется установка дополнительной поперечной арматуры, но по факту такое армирование отсутствовало, причет оно не предусмотрено проектными решениями, что является недопустимым при проектировании безбалочныхперекрытий.
На основании результатов сплошного обследования и поверочных расчетовустановлено, что основными причинами аварийного обрушения перекрытия 2-го этажа на отм. +5.330 здания жилого дома по ул. Социалистической, 27 в г. Новошахтинске Ростовской области являются:
- проектная ошибка при сборе нагрузок на перекрытие, которая не учла монтажную нагрузку от возводимого перекрытия следующего яруса на отм. +8.180, передаваемую через строительные леса, а также ошибки в армировании перекрытия в зоне сопряжения колонн с монолитным перекрытием (зоне действия отрицательных моментов);
- динамические воздействия на перекрытие при падении емкости с бетоном до набора проектной прочности бетона;
- нарушение технологии бетонирования в зимний период времени.
Совокупность ошибок строителей и проектировщиков привела на данном объекте к обрушению только строительных конструкций, а могли быть и человеческие жертвы.
Другим нашумевшим событием в монолитном домостроении является обрушение строящегося жилого дома в г. Таганроге. По данным МЧС России, 13 декабря 2012 г.примерно в 18.00 в следственный отдел поступило сообщение об обрушении строящегося в городе Таганроге на пересечении улицы Чехова и переулка Украинский трехэтажного здания многоквартирного жилого дома. В результате обрушения погибли пятеро рабочих.
Строительство здания велось по технологии несъемной опалубки (рис. 4, 5). Разрешение на строительство было выдано на трехэтажное здание со встроенной автостоянкой, офисом и магазином, а по факту на момент обрушения велось возведение четвертого этажа.
Рис. 4. Вид на строящееся здание жилого дома по ул. Чехова, 57/пер. Украинский, 31 в г. Таганроге до обрушения
Рис. 5. Вид на строящееся здание жилого дома по ул. Чехова, 57/пер. Украинский, 31 в г. Таганроге до обрушения
Технология строительства с использованием несъёмной опалубки широко используется, поскольку проста, современна, обеспечивает высокий уровень звукоизоляции, теплозащиты и комфорта, не требуя при этом от строителей специальных знаний и опыта, особенно для малоэтажного частного строительства. Схематически представляет из себя две плоскости вспененного пенополистирола, соединенные между собой перемычками, объединеннымив блоки, которые, будучи установленными друг на друга в замки на манер конструктора Lego, заполняются бетоном, образуя структуру «полистирол-бетон-полистирол»(рис. 6). Просто, тепло, надежно.
Рис. 6. Примерная схема технологии строительства в несъемной опалубке
Однако даже в такой относительно простой технологии строительства малейшее отступление от технологии производства работ может привести к тяжелым последствиям.
Обрушение строящегося жилого дома произошло в том момент, когда производились работы по заливке бетоном стен четвертого этажа. Очевидцы утверждают, это подтверждается и документально, что в процессе бетонирования стен на перекрытие 3-го этажа бетононасосом было подано бетона не менее чем из трех-четырех бетоновозов, который укладывался вручную 27 строителями в опалубку. Хотя перекрытие поддерживалось снижу монтажными стойками, нагрузка на монолитное железобетонное перекрытие, которое заливалось уже в зимнее время без прогрева, была критичной, и перекрытие не выдержало. Также свою отрицательную роль сыграли и стены, чья недостаточная несущая прочность и жесткость не позволили перекрытию совместно воспринять нагрузку от товарного бетона. Низкая прочность стен и их недостаточная жесткость и несущая способность обусловлены тем, что технология укладки бетона в полистирольных блоках предусматривает формовку каждого ряда - это доступно при частном строительстве одноэтажных домов. При строительстве же данного дома блоки собирались на высоту всего этажа и заливались в один прием. Так как применение глубинных и других вибраторов при укладке бетона в блоки привелобы к их нарушению, формовка бетона в стенах производилась вручную стержнями арматуры, что не позволило выполнить качественно работу и подтвердилось при анализе обрушившихся элементов стен дома (рис. 7–9), где арматуру можно было без особых усилий извлекать из оставшихся фрагментов стен (рис. 10).
При анализе элементов конструкции, отобранных на месте обрушения, также установлено, что вместо положенных для закладки одного квадратного метра стены 10–12 погонных метров арматуры диаметром 12 мм по два стержня вертикально и по два горизонтально в каждом ряду строители уложили в стены горизонтальные ряды с пропусками через три и четыре ряда арматуру с сечением вдвое тоньше, оставив только вертикальные ряды с требуемым сечением. Более того, горизонтальной арматуры было уложено так мало, что в оставшихся фрагментах пришлось потрудится, чтобы её найти.
Рис. 7. Вид на обрушившееся здание по ул. Чехова, 57/
пер. Украинский, 31 в г. Таганроге Ростовской области
Рис. 8. Вид на обрушившееся здание по ул. Чехова, 57/
пер. Украинский, 31 в г. Таганроге Ростовской области
Рис. 9. Разбор завалов на обрушившемся здании по ул. Чехова, 57/
пер. Украинский, 31 в г. Таганроге Ростовской области
Рис. 10. Уборка остатков фрагментов конструкций обрушившегося здания. Перед самосвалом гора арматуры, свободно извлеченной из обломков стен
Не менее важно относиться и к качеству кирпичной кладки, несмотря на то, что современные технологии далеко шагнули в конструировании самонесущих стен с применением энергоэффективных решений. Наружная верста кирпичных самонесущих стен зачастую выполняется из декоративного облицовочного кирпича, создавая определенную цветовую гамму и придавая индивидуальность фасаду здания.
Несмотря на известность существующих технологий строительства зданий с самонесущими стенами, при производстве каменных работ возникают проблемы, которые требуют особого подхода к их решению. Достаточно глубоко данные проблемы исследовались специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко [3].
Ярким примером забывчивости давно известного является появление дефектов в облицовочном слое кирпичной кладки фасадов при строительстве зданий жилого квартала в микрорайоне «Октябрьский» в г. Новочеркасске Ростовской области (рис. 11).
Рис. 11. Общий вид зданий
При обследовании наружных поверхностей фасадов зданий были выявлены следующие характерные дефекты наружного декоративного слоя кирпичной кладки стен:
- отслоение декоративного слоя кирпичной кладки в уровне перекрытий этажей (с 1-го по 6-й этажи) (рис. 12);
- вертикальные и наклонные трещины на различных участках наружных кирпичных стен зданий шириной раскрытия от 0,5 мм до 3 мм (рис. 13).
Согласно проектной документации по конструктивной схеме все здания запроектированы с монолитным железобетонным каркасом и самонесущими кирпичными стенами. Кладка наружных стен предусмотрена эффективной из наружного декоративного слоя толщиной 120 мм из облицовочного кирпича, слоя утеплителя и внутреннего слоя из легкобетонных блоков. Устойчивость стены обеспечивается работой внутреннего слоя. Наружный и внутренний слои кладки стены между собой крепятся гибкими связями, а опирание облицовочного слоя осуществляется на стальной уголок, приваренный к закладным деталям на торцах монолитных железобетонных перекрытий.
Рис. 12. Разрушение материала кирпичной кладки стены фасада в уровне перекрытия
При обследовании установлено, что причиной разрушения кирпича лицевого слоя в уровне перекрытий явилось отсутствие горизонтальных деформационных швов, которые должны бытьвыполнены в соответствии с требованиями СП 15.13330.2012 [5] для компенсации разности вертикальных деформаций наружного и внутреннего слоев наружных стен, прогиба перекрытий каркаса здания. Согласно п. 9.83 [5]горизонтальные деформационные швы в наружных ненесущих стенах должны выполняться в уровне нижней грани междуэтажных плит перекрытий на всю толщину стены толщиной не менее 30 мм. Однако указаний по устройству горизонтальных швов проектом не было предусмотрено, и строители их не выполнили. Из-за того, что горизонтальные швы в кладке обследуемых зданий отсутствовали, нагрузка на кирпичную кладку этажа суммируется по мере его расположения относительно выше расположенных. По результатам выполненных поверочных расчетов установлено, что кирпичная кладка нижних этажей зданий жилого комплекса находится в перегруженном состоянии, что и привело к разрушению материалов кирпичной кладки на локальных участках стен первых шести этажей (рис. 12, 13).
Однако ошибки присущи не только многоэтажному строительству, в частном домостроении их гораздо больше из-за отсутствия жестких требований к наличию проектной документации.
Одними из распространенных ошибок при строительстве частных домов являются:
- устройство несущих кирпичных стен недостаточной толщины;
- ошибки при выборе материала несущих стен;
- нарушение технологии устройства каменной кладки.
Устройство утеплителя между наружной облицовочной верстой и внутренней верстой кирпичной кладки, при этом облицовочный слой связывается с внутренней кладкой посредством гибких связей, показало свою эффективность и поэтому широко используется в строительстве. Однако некоторые строители считают толщину таких стен по их общему размеру, не беря во внимание, что несущей является только внутренняя верста, и получается, что вроде бы толщина стены 550 мм (внутренняя кирпичная кладка 380 мм + утеплитель 50 мм + облицовочный слой кирпичной кладки 120 мм), а несущая толщина кирпичной кладки стены только 380 мм;еще хуже, когда общая толщина стены — 420 мм (120+50+250), а несущая толщина — всего 250 мм (рис. 14). Это ложное чувство больших размеров толщины стен приводит к тому, что кладка не армируется, не устраивается монолитный железобетонный пояс, в связи с этим как на лицевой стороне кладки, так и на внутренней через пару-тройку месяцев появляются трещины (рис. 15).
Рис. 14. Несущая кирпичная стена толщиной 420 мм, выполненная эффективной кладкой с несущим слоем толщиной 250 мм
Рис. 15. Трещина в облицовочном слое наружной стены
Не менее важную роль при строительстве индивидуального дома играет сама технология устройства кирпичной кладки стен. Одной из ошибокпри устройстве кирпичной кладки несущих стен является заблуждение, что, чередуя через раз тычковый и ложковый ряды, мы повышает её жесткость. Тычковым рядом связывают кирпичную кладку, создавая поперечную жесткость, а несущая способность кладки создается перевязкой по ложковым рядам, смещая кирпичи относительно друг друга на половину длины. Нарушение этого правила (рис. 16) в совокупности с отсутствием армирования кладки и монолитного железобетонного пояса приводит к появлению трещин на ослабленных участках стенах у оконных и дверных проемов.
Рис. 16. Нарушение технологии устройства кирпичной кладки.
Тычковый и ложковые ряды чередуются через ряд. Швы в ложковых рядах зачастую расположены друг против друга, не обеспечивая перевязку кладки
Еще одной распространенной ошибкой при строительстве индивидуальных домов является нарушение технологии устройства монолитного железобетонного безбалочного перекрытия. Конструкция монолитного безбалочного перекрытия достаточно проста в исполнении, но сложна в конструировании. Вследствие неправильного армирования монолитное перекрытие провисает, в нем появляются хаотично располагающиеся трещины (рис. 17), а в облицовочном слое кирпичной кладки в уровне плиты начинают появляться горизонтальные трещины отрыва (рис. 18) вследствие того, что кирпичную кладку зачастую используют как опалубку для монолитной плиты перекрытия, которая,прогнувшись, своим торцом отрывает кирпичную кладку, приклеившуюся при бетонировании (рис. 19).
Рис. 17. Хаотично расположенные трещины в монолитном железобетонном безбалочном перекрытии частного жилого дома
Рис. 18. Горизонтальные трещины отрыва в наружной кирпичной стене частного жилого дома
Рис. 19. Деформация плиты перекрытия первого этажа вместе с частью кирпичной кладки наружной версты
1. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»[Текст].
2. ГОСТ Р 54257-2010 «Надежность строительных конструкций и оснований»[Текст].
3. Ищук М.К. Российский опыт возведения наружных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки[Текст] / М.К.Ищук // Технологии строительства. - 2009. - Вып. 2.
4. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю»[Текст].
5. СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»[Текст].
6. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»[Текст].
7. ФЗ № 384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [Текст].
