Методы контроля трещин в зданиях. Маяки на трещины стен: виды приспособлений и способы их использования Установка маяков наблюдения за трещинами каменск шахтинский

Сначала приведем цитаты из нормативных документов, где даются определения маяков и щелемеров. Первый документ — это обновленный ГОСТ, требования которого распространяются на наблюдение за деформациями оснований зданий и сооружений.

ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений:

3 Термины и определения

3.34 маяк, щелемер: Приспособление для наблюдения за развитием трещин: гипсовая или алебастровая плитка, прикрепляемая к обоим краям трещины на стене; две стеклянные или плексигласовые пластинки, имеющие риски для измерения величины раскрытия трещины и др.

10 Наблюдение за трещинами

10.1 Систематическое наблюдение за развитием трещин следует проводить при появлении их в несущих конструкциях зданий и сооружений с тем, чтобы выяснить характер деформаций и степень опасности их для дальнейшей эксплуатации объекта.

10.2 При наблюдениях за развитием трещины по длине ее концы следует периодически фиксировать поперечными штрихами, нанесенными краской, рядом с которыми проставляют дату осмотра.

10.3 При наблюдениях за раскрытием трещин по ширине следует использовать измерительные или фиксирующие устройства, прикрепляемые к обеим сторонам трещины: маяки, щелемеры, рядом с которыми проставляют их номера и дату установки.

10.4 При ширине трещины более 1 мм необходимо измерять ее глубину.

Приложение А

(обязательное)

А.1 В программе мониторинга деформации оснований фундаментов зданий и сооружений должны быть освещены:

— для эксплуатируемых зданий (сооружений) — период эксплуатации, результаты осмотра объекта, наличие трещин и места закладки маяков (щелемеров);

Второй документ — это новый СТО, используемый на объектах Росатома.

СРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ»

СТО СРО-С 60542960 00043-2015 «Геодезический мониторинг зданий и сооружений в период строительства и эксплуатации»

3 Термины и определения

…
3.21 маяк : Сигнальное устройство, устанавливаемое на трещине/шве/стыке для того, чтобы изменение параметров трещины (раскрытие, закрытие, сдвиг, удлинение и т.п.) можно было определить визуально — без применения дополнительных инструментов и приспособлений.
3.22 маяк-щелемер : Устройство для наблюдений (мониторинга) за трещинами/швами/стыками, совмещающее в себе сигнальную функцию для визуального выявления факта изменения параметров трещин/швов/стыков с функцией измерения величины этих изменений.
…
3.50 щелемер : Устройство применяемое для выполнения, при мониторинге состояния конструкций, измерений величин изменения параметров трещин/швов/стыков.

Маяк ЗИ-2.2 по классификации СТО СРО-С 60542960 00043-2015 является маяком-щелемером

Маяк для наблюдений или щелемер — это специальные приспособления или приборы, предназначенные для наблюдения за изменениями состояния дефектов и повреждений в строительных конструкциях зданий и сооружений. При наблюдениях за трещинами, используются либо для выявления факта изменения ширины раскрытия трещины, либо для определения величины и направления (открытие/закрытие трещины) изменения ширины раскрытия трещины. Также в некоторых моделях маяков может быть предусмотрена возможность наблюдение за сдвигом вдоль трещины или из плоскости наблюдаемых строительных конструкций.

Маяк для измерений по двум осям

Для наблюдения за трещинами маяки устанавливаются непосредственно в месте прохождения трещины на срок, необходимый для проведения наблюдений. Для контроля за деформациями конструкций показания установленных маяков должны периодически сниматься и фиксироваться в журнале наблюдений. Процесс постоянных наблюдений за конструкциями называется мониторинг . Конкретные сроки мониторинга устанавливаются в зависимости от конструктивных особенностей здания, целей наблюдения, места расположения и других параметров трещины. В подавляющем большинстве случаев маяк на трещине должен находится вплоть до полного устранения причин возникновения трещины и завершения ремонтных работ по восстановлению/усилению поврежденных трещиной конструкций. Иногда, маяки могут оставаться на конструкциях и после завершения работы, для контроля эффективности проведенных ремонтных работ. Также при помощи маяков могут наблюдаться изменения положения строительных конструкций зданий и сооружений в течение всего срока их эксплуатации с целью контроля технического состояния.

Виды и конструкции маяков

Самые простые маяки представляют собой полоску из гипса, нанесенного на конструкцию в месте прохождения трещины. Такой маяк служит для выявления факта изменения ширины раскрытия трещины и не может помочь в определении количественных величин этих изменений. Гипсовые и цементные маяки имеют ряд требований и ограничений по использованию . о чем необходимо знать при их установке. Маяки из стекла могут быть выполнены аналогично гипсовым — полоска стекла поперек трещины, либо предусматривать возможность выполнения измерений, в случае, когда устанавливается две пластинки стекла по обеим сторонам трещины. Такие маяки наиболее распространены из-за своей низкой цены и простоты установки. Однако, использование их малоэффективно из-за низкой точности и других проблем, связанных с конструкцией этих маяков. Дополнительную информацию о стеклянных и других видах маяков можно посмотреть в статье, описывающей методы наблюдения за деформациями строительных конструкциях . Следует отметить, что бумага и другие подобные материалы не могут использоваться для наблюдения за трещинами по целому ряду объективных причин, о которых можно прочитать в соответствующей статье «Миф о существовании «бумажных маяков «.

Механический маяк

Электронное устройство для мониторинга

Также существуют так называемые «механические» маяки. Это приспособления различных конструкций, задачей которых является измерение величины изменения раскрытия трещин. Конструкций маяков этого типа очень много. В основном это какие-либо элементы, установленные по двум сторонам от трещины, со шкалой и указателем, позволяющими видеть изменение величины раскрытия трещины без дополнительных приспособлений. Наиболее точным из механических устройств является маяк, сделанный на основе индикатора часового типа. Расширение функциональности и точности маяков «механического» типа возможно при использовании для измерений современных высокоточных измерительных инструментов, таких как электронные штангенциркули. В конструкции профессиональных маяков для наблюдений всегда предусматриваются специальные реперные точки, по которым ведутся высокоточные измерения.

Система мониторинга

Самые современные маяки выполняются на основе электронных компонентов, например тензодатчиков или с использованием оптических технологий. Они так же имеют различную конструкцию и возможности. Кроме непосредственного измерения величины раскрытия трещины, они могут собирать информацию о температурно-влажностных условиях и других параметрах. Возможна комплектация их модулями удаленной передачи информации для мониторинга состояния конструкций в реальном времени. Проблемы их использования в основном связаны с высокой ценой и трудностями предотвращения несанкционированного доступа к ним со стороны посторонних лиц. Некоторые

2.2.8. При обнаружении в строительных конструкциях тре­ щин, изломов и других внешних признаков поврежде­ний за этими конструкциями должно быть установлено наблюдение с использованием маяков и с помощью ин­струментальных измерений. Сведения об обнаружен­ных дефектах должны заноситься в журнал тех­нического состояния зданий и сооружений с установ­лением сроков устранения выявленных дефектов.

По своим свойствам и характеристикам трещины в железобетонных и бетонных конструкциях могут быть следующие: стабилизировавшиеся (во времени) и неста­билизировавшиеся, раскрытые и сквозные, волосяные (до 0,1 мм), мелкие (до 0,3 мм), развитые (0,3 - 0,5 мм) и большие, аварийные, глубинные, поверхностные, верти­кальные и горизонтальные, одиночные, параллельные, пе­ресекающиеся и в виде сетки.

Для наблюдения за развитием трещин в стенах, строи­тельных конструкциях и фундаментах оборудования ис­пользуются маяки (рисунок 2.2.5), устанавливаемые в мес­тах, позволяющих вести повседневные наблюдения за ними, Если на конструкции имеется слой штукатурки в местах появления трещин, его следует удалить и прове­рить наличие трещин в теле самой конструкции. Количе­ство маяков принимается из расчета 1 маяк на 2 - 3 м дли­ны трещин. Каждому маяку присваивается номер, указы­вается дата его установки. Эскиз трещин, данные их раз­вития и установки маяков должны быть приведены в тех­ническом журнале осмотра строительных конструкций.

а - гипсовый; б - металлический; в - конструкции Белякова; 1 - трещина; 2 - штукатурка; 3 - стена наблюдаемого объек­та; 4 - миллиметровые деления на пластине маяка; 5 - металли­ческие шпильки для фиксирования относительного положения пластин

Наблюдения за трещинами проводятся в течение 20 - 30 сут, если за это время маяки окажутся целыми, а длина тре­щин не возрастет, то их развитие следует считать закон­ченным. Должны быть установлены с помощью маяков и щелемеров наблюдения за температурно-осадочными шва­ми зданий, узлами примыкания эстакад топливоподач к главному корпусу и другим зданиям и сооружениям. Если раскрытие швов и перемещения в узлах сопряжений не связаны с сезонными деформациями конструкций или не соответствуют им, то должны быть проверены осадки фун­даментов зданий и сооружений, на которых обнаружены эти несоответствия,

Степень ослабления элементов конструкций вследствие механического (надрезов, отверстий, пропилов и т.п., не предусмотренных проектом), химического, электрохими­ческого, биологического и прочих воздействий должна быть оценена по результатам измерений сечений. Необходи­мость в определении прочности возникает в случаях, ког­да появляются внешние признаки нарушения цельности конструкций (прогибы, выпучивания, трещины и т.д.). Для определения прочности бетона с помощью приборов сле­дует пользоваться методами, изложенными в .

Мы уже писали ранее на сайте в статье " " чем могут быть опасны трещины в несущих конструкциях и каковы основные причины их образования. Некоторое представление о мониторинге можно получить также из статьи " ", опубликованной ранее. А сегодняшняя публикация посвящена конкретным способам мониторинга и приспособлениям, использующимся для этих целей, - так называемым "маякам". В конце статьи вы сможете посмотреть презентацию с фотографиями и схемами описываемых конструкций маяков.

В каких случаях обычно устанавливают наблюдение за трещинами в здании?

1. В рамках комплексного наблюдения за деформациями зданий
2. При наличии несущих конструкций, имеющих ограниченно работоспособное и аварийное состояние
3. При попадании здания в зону влияния нового строительства или реконструкции

Основной задачей при мониторинге трещин является фиксация происходящих изменений их параметров для объективного контроля технического состояния конструкций.

Цели наблюдения могут быть разными, но суть их одна - своевременное получение информации о происходящих изменениях для принятия решений. По результатам мониторинга могут приниматься решения о возможности дальнейшей эксплуатации, необходимости и виде ремонтных мероприятий, оперативном устранении влияющих на развитие трещин факторов (например, динамическое влияние от расположенного рядом строительного объекта), предотвращении аварийных ситуаций и т.п.

Цели мониторинга, техническое состояние и особенности конструкций влияют на способы осуществления мониторинга за развитием трещин. При выборе способа и методов наблюдения необходимо учитывать следующие основные факторы:

1. Необходимость учета температурно-влажностного влияния
2. Необходимость оперативного получения информации
3. Необходимую точность измерений
4. Стоимость, надежность и долговечность системы мониторинга и ее компонентов
5. Трудоемкость снятия показаний и обслуживания системы

Какие же конструкции маяков используются для наблюдений (мониторинга) за трещинами и каковы особенности их применения?

Электронные датчики и системы мониторинга

Для учета температурно-влажностных влияний на конструкции необходимо производить соответствующие измерения. Причем для объективной оценки таких влияний могут потребоваться показатели температуры/влажности воздуха и конструкций как снаружи, так и внутри помещений. Достаточный объем таких данных может дать только электронная система постоянного мониторинга с соответствующими задачам датчиками. Также возможно получение необходимых данных фрагментарно при помощи ручных измерений приборами в момент снятия показаний с маяков, установленных на трещины. Но такой подход все же следует считать малоинформативным, так как он дает недостаточно данных для оценки влияния температуры и влажности на изменение параметров трещин в конструкциях.

Наибольшей оперативностью получения результатов измерений также обладают электронные измерительные системы с возможностью удаленной передачи информации. Они же в основном обладают и наибольшей точностью измерений - фиксируют ширину раскрытия трещины до сотых долей миллиметра. К недостаткам можно отнести невозможность измерения одним датчиком перемещения частей конструкции друг относительно друга в вертикальном и горизонтальном направлении одновременно.

Точные электронные измерительные системы мониторинга позволяют проводить краткосрочные (2-15 дней) циклы наблюдений, дающие информацию о текущих тенденциях развития деформаций и позволяющие принимать оперативные решения. Такие системы получают все большее распространение, но основным препятствием для их широкого применения остается высокая стоимость при малой вандалоустойчивости. Тем не менее это безусловно перспективное направление развития средств наблюдения за деформациями, с помощью которого уже сейчас можно решать широкий круг задач по мониторингу.

Гипсовые маяки

Из всех способов наименьшей стоимостью обладает традиционная конструкция гипсового маяка для наблюдения за трещинами. Однако, она обладает целым рядом недостатков:

1. Неэффективность использования в наружных конструкциях и местах где возможны существенные колебания температуры. В подобных условиях гипсовый маяк "срабатывает" от температурных деформаций, что не позволяет однозначно определить наличие других факторов влияния на трещину.
2. Низкая долговечность и интенсивное разрушение при неблагоприятных внешних условиях, высокая повреждаемость.
3. Трудоемкость установки, невозможность установки при отрицательных температурах.
4. Зависимость работоспособности маяка от качества установки. Несоблюдение рекомендуемых требований к подготовке поверхности, размерам и конструкции маяка приводит к его неработоспособности.
5. В связи с низкой достоверностью получаемых данных требуется установка большого количества маяков. Обычно не менее двух на одну трещину и не менее одного на 3 метра трещины.
6. Точность измерений ширины раскрытия трещины очень низка из-за неровностей в месте измерений. По этой же причине отсутствует возможность применения высокоточных измерительных инструментов.
7. Главное - гипсовый маяк является одноразовым. В большинстве случаев, при его срабатывании (появлении в теле маяка трещины), необходимо рядом установить новый маяк.

Пластинчатые маяки

Пластинчатые маяки лишены многих недостатков их гипсовых собратьев. Одним из главных их преимуществ является простата установки - это делается на эпоксидный клей быстрого отверждения, либо на дюбели, либо совмещая эти два способа. В зависимости от конструкции в данных маяках могут быть реализованы дополнительные возможности, недоступные в маяках других конструкций:

Сигнальная измерительная шкала, позволяющая без дополнительных инструментов визуально оценить происходящие изменения ширины раскрытия трещины.

1. Возможность измерения перемещения конструкций по двум осям (при использовании специальной конструкции по трем) относительно друг друга - в вертикальном и горизонтальном направлениях.
2. Возможность применения высокоточных измерительных инструментов для измерения сотых долей миллиметра изменения ширины раскрытия трещин.
3. Удобство использования, включая возможность нанесения дополнительной информации на маяк.

В настоящее время это пожалуй наиболее эффективная конструкция с точки зрения соотношения стоимости установки, трудоемкости наблюдений и качества получаемых результатов.

Точечные маяки

Еще одним типом маяков для наблюдения за трещинами являются точечные приспособления, позволяющие вести наблюдения по двум, трем или четырем зафиксированным на конструкции точкам. Конструктивное исполнение подобных устройств может быть крайне разнообразным от простых дюбель-гвоздей, до специальных установочных приспособлений. Подобные приспособления могут выполняться малозаметными в цвет отделки стены или прозрачные (из оргстекла). Преимуществом некоторых из них является отсутствие необходимости подготовки поверхности и расчистки отделочных слоев. Применение специальных расчетных методик позволяет отслеживать перемещения как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Точность измерений ограничивается только точностью применяемых инструментов. Несомненным преимуществом большинства представителей данного типа конструкций маяков является крайне высокая ванадлоустойчивость, достигаемая путем жесткого крепления к конструкции, при малых размерах приспособления.

Маяки часового типа

Кроме указанных выше, распространены маяки часового типа (мессуры), имеющие измерительную шкалу и относительно высокую точность измерений без использования дополнительных инструментов. Это наиболее наглядные в использовании приспособления, позволяющие легко ориентироваться в происходящих изменениях и снимать показания. Почему то именно этот тип маяков больше всего привлекает вандалов иногда не помогают даже специальные защитные конструкции. Кроме того, стоимость их существенно выше пластинчатых, точечных и тем более гипсовых, что существенно снижает область их применения. Добиться большей эффективности можно путем закрепления двух точек на конструкции и использования мессур только в качестве измерительного инструмента для выполнения контрольных замеров расстояния между закрепленными точками.

Есть и другие типы конструкции маяков, но в заключении хотелось бы в очередной раз предостеречь от применения бумажных и стеклянных маяков, так как их конструкции не отвечают предъявляемым задачам и могут вводить в заблуждение при проведении наблюдений.
.

Появившиеся на стенах здания трещины не только портят эстетику постройки, но и являются признаком серьёзных проблем архитектурного плана.

При возникновении такой ситуации обязательно сообщают в компанию, отвечающую за эксплуатацию сооружения.

Специалисты должны провести техническую оценку сооружения, установить степень безопасности для дальнейшего использования и утвердить список мероприятий по устранению проблемы.

В процессе осмотра учитывают давность повреждения. Также устанавливают маяки на трещины стен, чтобы определить динамику развития разрушения.

Установка маяков для определения размеров трещин в стенах

Степень опасности появившейся трещины определяют по месту образования:

• на несущих стенах – создают серьезные аварийные ситуации;
• на перегородках – носят локальный характер.

За проблемным участком конструкции устанавливают наблюдение, используя разные виды маяков. Также мониторинг используется в зданиях, определённых как аварийные или с ограниченной работоспособностью. Следят за развитием образовавшихся разрушений и в сооружениях, рядом с которыми проходят активные строительные работы или проводится реконструкция.

Точечный способ контроля за трещинами на стенах
Электронные датчики и системы мониторинга

Гипсовые маяки
Пластинчатые маяки

Основной целью наблюдения является фиксация в специальном журнале всех изменений параметров появившихся трещин.
Такие показатели необходимы:

1. для правильной оценки технического состояния постройки;
2. решения о возможности дальнейшей эксплуатации;
3. необходимости и сложности проведения ремонтных работ;
4. ликвидации факторов, разрушающих здание.

Выбирая подходящий метод наблюдения, учитывают срочность получения информации, точность результатов, надёжность самого способа и трудоёмкость предстоящих работ.

Виды маяков и особенности использования

Электронные модели

В работе используются электронные датчики, способные передавать информацию на расстоянии. С помощью таких маяков на трещинах получают точные результаты повреждения стен или перестенков.

Процедура отличается дороговизной и необходимостью использования нескольких датчиков, измеряющих смещение конструкции в разных направлениях. Но, такие наблюдения проводят не более 15 дней, а результаты записывают с точностью до сотых.

Гипсовые отметки на стенах

Считаются самым доступным способом наблюдения за образовавшимися разрушениями. Перед установкой повреждённую поверхность потребуется выровнять. Если конструкция продолжает деформироваться, то на маяке образуются трещины. В этом случае рядом устанавливают контрольные метки.

При этом учитывают:

• негативную реакцию гипса на влияние низких температур и природных факторов;
• способность меток разрушаться самим по себе;
• высокую погрешность полученных результатов.

На полученную точность измерений влияет и неровность стены, на которой образовалась трещина. Каждой метке присваивается порядковый номер и дата. Результаты заносятся в журнал.

Мессуры
Как воспрепятствовать распространению трещин

Измерения с помощью пластинчатых приспособлений

Такие маяки устанавливаются с помощью эпоксидного клея или прикручиваются посредством дюбелей. Модели оборудованы сигнальной шкалой для проведения измерений. На шкале нанесены две оси и дополнительная информация, позволяющая полноценно исследовать повреждения во всех направлениях. Результаты измерения записываются с точностью до сотых (в миллиметрах).

По соотношению стоимости прибора и эффективности проведения мероприятия такой способ считается самым оптимальным. Также пластинчатые маяки удобные в использовании.

Точечный способ контроля

В области смещения конструкции определяются контрольные точки и отмечаются обычными дюбелями или специальными маячками, которые малозаметные на стене. При этом поверхность в проблемной зоне не требуется предварительно очищать от отделки. Такой метод позволяет наблюдать развитие раскола в любом направлении.

Точность результата зависит от погрешности инструментов, которыми выполняют контрольные замеры. Дюбеля или другие приспособления жёстко фиксируются к плоскости и не выпадают в период проведения исследований.

Мессуры

Представляют собой часовой механизм с высокоточной измерительной шкалой. Относятся к наглядным приспособлениям, с которых легко снимаются показания, а результат позволяет быстро ориентироваться в происходящих изменениях. Учитывая высокую стоимость приспособлений и такую же вероятность вандализма, маяки часового типа используются при проведении контрольных замеров.

Осмотр трещин в стенах, возникших вследствие перегрузки, дает полную информацию о состоянии кладки. Первичный осмотр трещин, вызванных неравномерной осадкой фундамента и перепадом температуры, позволяет определить их происхождение и раскрытие, но не дает возможность выяснить, произошла или нет стабилизация деформации. Для получения представления о динамике развития трещин и их стабилизации на стены устанавливают маяки. На каждую трещину ставят не менее двух маяков; один - в месте максимального развития трещины, другой - в месте начала ее развития. Маяки чаще всего изготавливают из гипса (алебастра). На наружных поверхностях стен иногда делают цементные маяки. Маяки могут быть также стеклянными и металлическими.

Гипсовые (цементные) маяки устанавливают на очищенную от штукатурки поверхность стены. Маяки должны иметь уширения на концах (типа восьмерки) (рис. 1.3 ,а). Толщина гипсового маяка у трещины должна быть минимальной (6...8 мм).

Стеклянные маяки также имеют уширения на концах и по периметру скреплены с поверхностью стены гипсовым раствором (рис. 1.3 ,б).

Рис. 1.3. Схемы, маяков на трещинах:

а - гипсовый (цементный); б - стеклянный; в, г - металлические: 1 - трещина; 2 - штукатурка; 3 - стена; 4 - гипсовый, раствор

Металлические маяки изготавливают из двух полосок кровельной стали (рис. 1.3 , в) и наклеивают на очищенную поверхность стены синтетическим клеем или прибивают гвоздями. Узкая полоска должна иметь нахлестку на широкую полоску. Маяк из оцинкованной стали окрашивают масляной краской. На более широкой полоске наносят риски через 1 мм.

На рис. 1.3 ,г показан вариант металлического маяка из кровельной стали. Прямоугольную пластину первоначально окрашивают в красный цвет. После установки второй (П - образной) пластины весь маяк окрашивают белой краской так, что красная краска сохраняется только под П-образной пластиной. Взаимное смещение пластинок обнаруживают по следу разных красок и измеряют металлической линейкой со скошенным краем.

Точность измерения 0,2...0,3 мм. На маяках ставят номер и дату. Данные заносят в специальный журнал наблюдений за маяками.

С помощью гипсовых (цементных) маяков можно установить только факт продолжения развития деформаций (образование трещины на маяке) и замерить раскрытие трещины.

Металлические маяки с рисками позволяют выявить значения как раскрытия, так и закрытия трещин.

Деформации раскрытия и сдвиги вдоль трещины можно определить индикатором мессурой с ценой деления 0,1 мм, используя стальные штыри с центрирующим устройством (высверленных или выбитых керном углублений). Штыри заделывают по обе стороны трещины на расстоянии 60...100 мм от нее. Если металлический маяк установлен в трудно доступном месте, то показания его шкалы можно снимать на расстоянии с помощью бинокля, теодолита или зрительной трубы.

Необходимо следить не только за раскрытием трещин, но и за их удлинением. С этой целью, после того как произошло удлинение трещины, на ее конец ставят новый маяк. При анализе поведения маяков следует иметь в виду, что трещина в кладке становится естественным температурным швом. Установленный на ней маяк будет регистрировать не только деформации от неравномерной осадки фундамента, но и температурные. Поэтому при перепадах температуры даже при отсутствии неравномерной осадки фундаментов в маяке практически всегда будут возникать волосные трещины.