Что такое деформация здания и как она появляется?

Деформация здания — это изменение его формы, которое может отрицательно повлиять на эксплуатационные характеристики. Если смотреть на этот термин с точки зрения геодезии, то под деформацией обычно подразумевают изменение положения конкретных точек и всего строения относительно опорного каркаса.

Постепенные деформационные нагрузки — это нормально для объектов. Деформироваться здания могут под действием природных факторов, техногенного влияния, из-за конструктивных особенностей. Важным фактором выступает плотная городская застройка, когда нагрузка на грунтовые основания весьма велика, а строительные работы ведутся близко к эксплуатируемым зданиям.

Есть немалый риск в том, что многие деформации незаметны даже при обследовании зданий. Дефекты строительных конструкций могут располагаться в труднодоступных местах, поэтому на 100% оценить состояние объекта непросто.

Тем не менее, есть способы найти, ликвидировать дефекты сооружения. В современном строительстве применяют качественные материалы, конструкции, чувствительные при этом к изменениям грунтового слоя под фундаментом. По расчетным показателям геометрии, высоты, положения можно отследить актуальное состояние здания, выбрать меры его восстановления. Эта работа предотвращает преждевременное разрушение объекта.

Виды деформации

Сооружения повреждаются из-за действия постоянных или периодических нагрузок. Наиболее часто встречающиеся проблемы — осадка, крен, оседание, прогибы, выгибы строительных конструкций. Еще часто возникают перекосы, кручения, смещения по горизонтали.

Осадка

Наиболее известным видом деформации является осадка зданий и сооружений. Из-за уплотнения земли под фундаментом объект тоже проседает. Иногда осадка вызвана сейсмической активностью, карстовыми и оползневыми явлениями, активным передвижением транспортных средств и вибрацией от них.

Не стоит путать осадку с усадкой. Последнее — это естественный процесс высыхания стройматериалов в новостройке, который занимает от 2 до 6 лет. Если технические показатели были рассчитаны верно, усадка проходит для здания безопасно и не вызывает повреждений стен, фундамента. Но осадка — более опасное явление, которое говорит о слабости фундамента или нестабильности почвенного основания.

Если осадка равномерна, то конструктивных проблем она не вызывает, но усложняет эксплуатацию объекта. Неравномерное проседание приводит к смещению конструкций, а в дальнейшем — к разрушению сооружения.

Трещины и другие деформации

Если грунтовый слой под фундаментом неоднородный или он испытывает неоднородную нагрузку, то при сдвигах почвенных слоев образуются разломы, трещины. Трещины, обусловленные осадкой, могут срастаться или открываться под действием температуры. Особенно опасны такие дефекты, как трещины и разломы несущих балок, фундамента.

Регулярный ветер сбоку, давление грунта или воды приводят к смещению строительных элементов. Чем больше высота объекта, тем большую ветровую нагрузку оно испытывает. Таким образом, башни, вышки, дымоходы постоянно подвергаются действию ветров, УФ лучей, вызывающих изгиб, кручение.

Крены появляются в жестких конструкциях по причине неравномерной нагрузки на основание. Они опасны тем, что воздействуют на конструкцию сразу в две противоположные стороны. Напротив, если объект недостаточно жесткий, то под действием резкой осадки в его элементах могут возникнуть прогибы или выгибы. Особенно высокий риск если прогибается нижняя часть конструкции или выгибается верхняя.

Эксперты делят деформации на остаточные и исчезающие после того, как причины негативных изменений устранены. Чтобы установить тип дефекта, оценивают геометрические параметры объекта до нагрузки, под действием нагрузки и после ее снятия.

Причины возникновения деформации

Инженеры выделяют такие причины возникновения дефектов:

• Ошибки в разработке проекта, в изысканиях геологов, инженеров, определении параметров грунта;
• Нарушенная технология выполнения земельных работ;
• Неверные расчеты глубины закладки основания, в выборе типа фундамента;
• Прорывы инженерных коммуникаций либо их естественный износ;
• Возведение новых зданий в критичной близости от эксплуатируемого объекта;
• Резкие перепады влажности, температуры, ведущие к утрате прочности строительных и кладочных материалов;
• Низкое качество строительных материалов (низкая прочность) или утрата прочности из-за длительного использования объекта;
• Повышение нагрузки на основание из-за постройки дополнительных этажей;
• Обустройство подвалов или их углубление;
• Нахождение под стройплощадкой забетонированных канав, колодцев, частей других строительных конструкций;
• Подмывание подземными водами, вымывание основания стоками либо осадками.

По мнению экспертов в строительстве, геодезии, чаще всего деформация обусловлена комплексом факторов, среди которых есть основные и дополнительные. Здесь важен грамотный контроль геодезистов, чтобы выявить причины проблем, нивелировать негативное воздействие на объект.

Этапы наблюдения за деформациями сооружения

Если дефекты уже заметны или есть подозрение, что они уже возникли, требуется выполнить геодезический мониторинг.

Такие работы включают несколько этапов.

• Сбор, изучение технических документов, данных о строительстве и эксплуатации здания. Составление рабочей программы, где указывают цели, задачи измерений, устанавливают предположительные точки для геодезических знаков, планируют график выполнения работ, подбирают способы измерений параметров сооружения.
• Осмотр, обследование территории, надземных конструкций здания. Проектирование, изготовление, установка геодезических знаков, измерения согласно выбранной методике. Осмотр внешних частей здания, оценка их состояния; замеры за счет специального оборудования, сбор образцов материалов для оценки прочности, плотности, водонепроницаемости, иных показателей.
• Обследование фундамента, грунтового основания. Закладка шурфов в области деформации и за ее границами, сравнение итогов. Обследование стен, колонн, поверка полевых журналов. Составление отчетов, их графическое оформление.

При деформации корпуса геодезический контроль призван систематически проверять положение основных точек, отмеченных марками, по отношению к неподвижным знакам по вертикали и горизонтали. Измерения делают за счет специализированных приборов (тахеометр, нивелир).

Как часто нужно контролировать деформации?

Отслеживание возможных дефектов стоит начинать с момента старта строительства, продолжают наблюдения до стабилизации на уровень до 1-2 мм ежегодно.

Рамки замеров деструктивных явлений таковы:

• В начале строительства;
• Когда строительство выполнено на 25%;
• Во время завершения 50% строительства;
• Перед вводом сооружения в эксплуатацию.

После каждого круга наблюдений формируют график изменения осадки по срокам, таблицу, заполняют ведомость отметок нивелирных марок. Если меняются условия эксплуатации или дефекты (осадка, разломы или крен) усугубляются быстрее, то наблюдения становятся чаще.

Почему важно следить за деформациями и вовремя их устранять?

Строительство — та сфера, где аварийные ситуации могут повлечь за собой не только существенный материальный ущерб, но и вред жизни, здоровью людей. А анализ аварийных ситуаций в строительстве говорит о том, что более половины деформаций сооружений обусловлены техногенным воздействием во время эксплуатации. В то же время факторами, усиливающими деформируемость, могут быть как сама эксплуатация территории, так и новое строительство поблизости. Такое явление характерно для Москвы, Московской области, где частыми стали случаи аварий, связанных с повреждением инженерных коммуникаций.

Аварийные случаи нередко связаны с карстовыми явлениями. Прокладка новых сетей, строительство тоннелей, например, для расширения сети метро тоже могут стать причинами деформации. И не всегда образующиеся дефекты могут быть заметны глазу живущих или работающих в здании людей, а значит, необходимо проводить регулярную диагностику объекта.

Как устраняют результаты деформации?

Чтобы сократить затраты на строительство, продлить срок службы объекта и повысить его безопасность, прибегают к усилению. Сильно деформированные конструкции могут потребовать замены или капитального ремонта, но если деформацию успели заметить на ранних стадиях, возможно использование армирующих конструкций и материалов. Они помогут перераспределить нагрузки, снизить их и укрепить здание. Укрепляют сооружения бетонными и металлическими обоймами, дополнительными опорами, торкретированием, монтажом композитных (углеволоконных) изделий.

Если причиной проблем становится неравномерная осадка, то стоит выполнить укрепление грунтов под основанием. Для этого существует несколько современных методик, помогающих в короткий срок добиться лучшей сопротивляемости основания нагрузкам. Это могут быть цементизация, силикатизация, смолизация, а также термическая обработка грунтов и другие технологии.

Чтобы получить консультацию и оценить деформируемость здания в Москве или Московской области, провести инженерное обследование, выбрать методы устранения дефектов, обращайтесь к нашей команде. Большой опыт в строительстве и ремонте объектов разного целевого профиля позволяет подбирать оптимальные методы восстановления. У нас работают компетентные сотрудники, и они предложат эффективные решения.