Установка маяков для контроля за трещинами. Трещины в здании

И.о. начальника отдела инженерных изысканий и обследования строительных конструкций Бельская Ю.С.

Способы наблюдения за трещинами в каменных и бетонных конструкциях

Трещины в зданиях и сооружениях могут образовываться по разным причинам. Они могут просто портить внешний вид, а могут свидетельствовать о серьезной угрозе безопасности для людей.

Незначительные на первый взгляд изъяны, своевременно не устраненные, могут прогрессировать и, в конечном счете, служить причиной полного разрушения конструкций. К таким изъянам относятся трещины в каменных и бетонных конструкциях.

По роду развития трещины могут быть стабилизировавшимися и нестабилизировавшимися по времени. Для того, чтобы установить продолжается или прекратилось развитие трещины, на нее устанавливают маяк в месте наибольшего развития трещины. При наблюдении за развитием трещины по длине концы трещины во время каждого осмотра фиксируют поперечными штрихами. Рядом с каждым штрихом проставляют дату осмотра. Расположение трещин схематично наносят на чертеж развертки стен здания или конструкции, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину составляют график ее развития и раскрытия. По результатам систематических осмотров составляют акт, в котором указывают дату осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствует о развитии деформаций. Осмотр маяков производят через неделю после их установки, затем не реже одного раза в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль. Ширина раскрытия трещин в процессе наблюдений измеряется при помощи трещиномеров. В журнале наблюдений фиксируют номер и дату установки маяка, место и схему расположения, первоначальную ширину трещины, изменение со временем длины и глубины трещины. В случае деформации маяка рядом с ним устанавливают новый, которому присваивают тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до конца наблюдений. Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет зафиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.

Гипсовые (цементные) маяки

Из всех способов наименьшей стоимостью обладает традиционная конструкция гипсового или цементного маяка для наблюдения за трещинами. Размеры маяков: длина 250-300 мм, ширина 70-100 мм, толщина 20-30 мм. Маяки устанавливаются поперек трещин в местах их наибольшего развития и надежно закрепляются на несущей части стен по обеим сторонам трещины (см. рис.1).

Маяки ставят в очищенных от штукатурки местах, позволяющих вести ежедневные наблюдения. Каждому маяку присваивают номер и указывают дату его установки. В сырых местах не допускается ставить гипсовые маяки – в этом случае требуется устанавливать маяки из цементного раствора.

Пластинчатые маяки

Конструкция маяков позволяет их использование в широком диапазоне погодных и температурно-влажностных условий. Снятие показаний возможно как визуально, так и при помощи измерительных приборов.

Деформационная шкала представляет собой 2 пластиковые пластины, на одну из которых нанесена миллиметровая сетка и шкала отсчётов, а на вторую контрольное перекрестие.

Метод использования деформационной шкалы является самым простым решением для наблюдения за трещинами, которые могут образоваться в результате следующих явлений:

Неравномерная осадка фундамента;
- температурные деформации стен большой протяженности;
- перегрузка отдельных участков стен в результате демонтажа сооружения без соблюдения технических требований.

Деформационная шкала состоит из двух пластиковых пластинок. Они крепятся с обеих сторон трещины так, чтобы при раскрытии трещины пластинки скользили одна по другой, а красное перекрестие одной пластины перемещалось относительной миллиметровой шкалы другой пластины, позволяя взять отчёт по шкале и занести его в журнал наблюдений. Пластинки должны быть закреплены параллельно друг другу. После крепления деформационной шкалы к зданию, ей присваивают номер и отмечают на шкале номер и дату установки. По замерам расстояния между рисками шкалы определяют величину раскрытия трещины.

Визуальный мониторинг возможен как по вертикальной, так и о горизонтальной осям.

Наблюдение за трещинами по 3-м – 4-м точкам

В некоторых случаях при наблюдении за трещинами пластинчатые и электронные маяки не могут быть использованы. Например, в случаях, когда высок риск повреждения маяков, либо установка маяков нежелательна по эстетическим соображениям. В этих случаях наблюдение за трещинами в строительных конструкциях может выполняться при помощи закрепленных точек наблюдения. По каждой стороне трещины закрепляется по две точки при помощи дюбелей, либо других приспособлений. Устанавливаемые приспособления обычно малозаметны и в то же время надежно зафиксированы. При таком способе наблюдения за трещинами измерения производятся при помощи высокоточных измерительных инструментов - цифровых штангенциркулей. Измерению подлежат расстояния между закрепленными точками, а результаты измерений заносятся в электронные таблицы. После обработки данных мы получаем величину перемещения частей конструкции, разделенной трещиной, друг относительно друга по двум осям - вертикальной и горизонтальной. Этот метод мониторинга деформаций зданий и сооружений не имеет возможностей для визуального наблюдения, а для получения результатов требуется проведение расчетов.

Тем не менее, наблюдение по трем или четырем точкам - это единственный надежный и в тоже время высокоточный способ наблюдения в местах, где высока вероятность потери других видов маяков из-за действий вандалов.

Основные причины возникновения трещин в строительных конструкциях: виды и особенности.

Для контроля за состоянием зданий используются специальные приспособления, которые обычно называют «маяки». Они используются для мониторинга деформации объекта, для контроля за аварийными конструкциями, и при ведении вблизи строительных или восстановительных работ, которые могут повлиять на целостность постройки.

Установка маячков на трещины дает возможность точно зафиксировать все происходящие изменения, и благодаря этому контролировать объективное состояние здания. Руководствуясь результатами замеров, принимают решение о том, можно ли использовать здание дальше, или требуется его ремонт, или устранение факторов, вызывающих увеличение трещины (к примеру, прекращение ведущегося рядом строительства).

Выбор маяков для контроля трещин осуществляется в зависимости от состояния объекта и особенностей конкретной конструкции, а также с учетом следующих вопросов:

• Насколько точные изменения требуются?
• Важно ли измерять влияние температуры и влажности?
• Удобно ли будет обслуживать устройство и снимать показания?
• Цена и срок эксплуатации прибора, где он будет установлен, можно ли обеспечить его сохранность?

В зависимости от этих вопросов выбирается оптимальный вид системы мониторинга.

Виды маячков на трещины в стене:

Мы рассмотрим 5 основных вариантов систем мониторинга, которые отличаются ценой, возможностями и особенностями монтажа. Невозможно назвать однозначно лучший из них, так как каждый имеет свои преимущества и используется в различных ситуациях.

Гипсовые маяки на трещины

Это наиболее традиционный способ, и при этом наиболее дешевый, так как он одноразовый. Как только он срабатывает, то есть, в его теле возникает трещина или разлом, необходимо ставить рядом новый. При этом достоверность показателей довольно низкая, и обычно ставится минимум две штуки, из расчета одна штука на каждые три метра разлома. Важно понимать, что у такого способа контроля трещин существует целый ряд недостатков:

• Не подходит для наружного применения, так как из-за перепада температур и воздействия внешних факторов возможно произвольное разрушение датчика.
• Монтаж не производится при отрицательных температурах.
• Работоспособность во многом зависит от качества монтажа и грамотной подготовки поверхности с учетом размеров и особенностей конструкции датчика.
• Точность измерений не очень высокая, так как при срабатывании система быстро разрушается.

Электронные маячки на трещины

Оптимальный выбор, если нужно рассчитать, как на трещину влияют изменения температуры и влажности изнутри здания и снаружи. Электронные измерительные датчики сегодня могут передавать информацию удаленно, фиксируя разницу в десятые и сотые доли миллиметра.

Электронные маяки на трещины на стены имеют свои особенности:

• Невозможно измерить, насколько сдвинулись части конструкции вверх и в стороны, если установлен всего один датчик.
• Стоимость оборудования довольно высокая, а вандалоустойчивость низкая, так что их проблематично ставить в местах общего доступа.
• Чаще всего данный способ используется для краткосрочных замеров, в пределах от нескольких дней до двух недель, чтобы оперативно отследить ситуацию и принять решение.

Пластинчатый маяк для наблюдения за трещинами

Это очень простая конструкция, в какой-то мере напоминающая гипсовую, но без присущих последней недостатков. На сегодняшний день данный вид используют наиболее массово, так как он оптимален с точки зрения стоимости монтажа, простоты наблюдения и точности получаемых результатов.

Установить маячок на трещину очень просто, для этого требуются дюбели или эпоксидный клей (иногда применяют и то, и другое), а на поверхность можно наносить любые метки, облегчающие мониторинг. Этот способ диагностики выгодно отличается от других:

• Благодаря использованию сигнальной измерительной шкалы, изменения в раскрытии отслеживаются визуально, без использования каких-либо инструментов, но можно использовать и их, чтобы измерить ширину раскрытия даже на сотые доли миллиметра.
• Легко отследить движение конструкции по двум или даже трем осям.

Точечные маяки на трещины зданий

Это малозаметные, но очень прочные датчики, которые отличаются повышенной вандалоустойчивостью, так как качественно крепятся к стене. Способы крепления бывают самые разные, начиная от простейших дюбелей, и заканчивая специальными монтажными приспособлениями, – все зависит от конкретного объекта. Особенности:

• Можно контролировать замеры по 2, 3 или 4 точкам, при этом отслеживать, насколько части здания сдвинулись относительно друг друга вверх или горизонтально.
• Можно сделать маяки на трещины почти незаметными, из органического стекла или материала в тон покрытию, и во многих случаях даже не требуется предварительная подготовка поверхности или удаление отделки.
• Для измерения раскрытия используются различные инструменты, и точность показателей зависит исключительно от точности оценочного прибора.

Наблюдение за трещинами с помощью маяков часового типа

Эти системы, которые также называют «мессуры», не требуют наличия специальных измерительных инструментов, в них уже есть собственная шкала с высокоточными датчиками. Наиболее удобный вариант для отслеживания малейших изменений и быстрого записывания показаний. Особенности применения:

• Подобные маяки для наблюдения за трещинами довольно дорогие, и могут быть сопоставимы по цене лишь с электронными. При этом они максимально привлекают вандалов, и не спасают даже особые защитные конструкции. Их ставят внутри зданий, или снаружи, но так, чтобы обеспечить возможность слежения за дорогим прибором.
• Как вариант, используется способ фиксации на разломе двух точек, а мессуры используют только как измерительный прибор, чтобы оценить, насколько изменилось пространство между ними.

Мы рассмотрели только 5 самых популярных вариантов. Есть также бумажные и стеклянные системы, но они имеют массу недостатков, и в этом случае установка маяков на трещины не даст требуемой точности измерения. Лучше выбрать что-то из описанных выше датчиков.

Правила установки маяков на трещины

Государством регламентированы определенные нормы и стандарты для датчиков разного типа, а также частота съема показаний. Перед тем, как установить маячки на трещину в стене, необходимо изучить эти требования и руководствоваться ими в процессе монтажа и мониторинга.

Если в процессе мониторинга (обычно 30 суток) система не срабатывает, делают вывод, что деформация закончилась, и образовавшуюся трещину обычно просто замазывают строительным раствором. Если же маяк деформировался (особенно важны первые 20-30 дней после закрепления), значит, разрушение продолжается, и нужно принимать решение по дальнейшей эксплуатации или ремонту объекта.

• Первоначальная установка маячков на стены при трещинах всегда выполняется в месте наибольшего расхождения.
• Каждому датчику присваивается номер, а в журнале указывается дата установки.
• При активной деформации маяк осматривают раз в 48 часов или чаще, при медленной - допустима проверка раз в неделю или даже реже.
• Если система сработала и деформировалась, рядом ставят новый маяк, но старый при этом не снимают.
• При установке маяков на трещины в стенах в журнале фиксируется место монтажа, его номер, дата проведения работ, а также начальный показатель ширины разлома.
• Важно следить не только за тем, насколько раскрывается трещина, но и не удлиняется ли она. Если происходит удлинение, на этот конец ставится новый датчик.
• Установка маяков на трещины в кирпичных стенах разрешена только после качественной очистки поверхности от пыли и грязи. Рекомендуется промыть разлом чистой водой, измерить его глубину, и только потом ставить датчик. Заделывание трещин осуществляется цементом или металлическими скобами.
• Стена может деформироваться не только из-за проблем с кладкой, но и из-за температурного воздействия, так что после установки системы необходимо проверять, не отходит ли датчик, и не нарушилась ли его работоспособность.

Максим Федин

Эксперт компании Мэлвуд

Провел 255 строительных экспертиз, 4 судебные экспертизы

В компании с 2017 года

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

Рис. 1. Порядок установки маяка.

На трещинах установить гипсовые или цементные маяки и организовать наблюдение с регистрацией результатов в определенные промежутки времени в специальном журнале. Размеры маяков: длина 250¸300 мм, ширина 70¸100 мм, толщина 20¸30 мм.

Маяки устанавливаются поперек трещин в местах их наибольшего развития и надежно закрепляются на несущей части стен по обеим сторонам трещин (см. чертеж). Маяки ставят в очищенных от штукатурки местах, позволяющих вести ежедневные наблюдения.

Каждому маяку присваивают номер и указывают дату его установки. Если в течение срока наблюдения на маяке не появится трещина, значит, неравномерная осадка стен и образование в них трещин прекратились и трещину после расчистки можно заделать раствором. Если маяки разрушаются, значит деформация стен продолжается. В этом случае журнал с результатами наблюдений направить на изучение для принятия решения. В сырых местах не допускается ставить гипсовые маяки - в этом случае устанавливать маяки из цементного раствора.

Наблюдения

за трещинами

Наблюдения за развитием трещин в стенах во времени осуществляются с помощью гипсовых, стеклянных или пластинчатых маяков.

1 - трещина; 2 - маяк гипсовый или из стекла; 3 - металлическая пластинка; 4 - риски;

5 - гвоздь

Ширина раскрытия трещин измеряется с помощью: - градуированных луп и микроскопов (МИР-2, МПБ-2) с 2,5-24-кратным увеличением; - целлулоидных или бумажных трафаретов, с нанесенными на них линиями разной толщины от 0,05 до 2 мм , путем совмещения линий с краями трещины; - масштабных линеек при раскрытии трещин более 2 мм (точность измерений ± 0,3 мм ).

При длительных наблюдениях ширина раскрытия трещин за рассматриваемый период определяется с помощью переносных индикаторов с ценой деления 0,01 мм и штангенциркулей с ценой деления 0,1 мм. Величина раскрытия принимается равной разности двух измерений расстояния между штырями (реперами) с центрирующим устройством, заделанными в конструкцию по обе стороны трещины.

Глубина развития несквозных (слепых) трещин hтр определяется: - по следу трещины на поверхности керна, высверленного из тела конструкции; - с помощью стальных калиброванных щупов различной толщины по формуле:

+ 5 мм, (2)

где:
dн - раскрытие трещины снаружи в мм (среднее из трех измерений);

dщ, hщ - толщина щупа и глубина погружения щупа в трещину в мм без усилия (среднее из трех измерений при смещении щупа по трещине на 1- 2 см);

С помощью ультразвуковых приборов (УКБ-1М; УК-10П; УЗП-62 и др.) в соответствии с указаниями РТУ УССР 92-62.

Глубина трещины определяется по разности времени прохождения ультразвуковых импульсов в МКС на длине базы а - с трещиной и без трещины по формуле:

, (3)

где: tl, ta - время прохождения ультразвука соответственно на участке

с трещиной и без трещины.

Маяки нумеруют и пишут на них дату установки. Трещины и маяки в соответствии с графиком наблюдения периодически осматриваются (не реже одного раза в 2-ое суток), и по результатам осмотра составляется акт (журнал), в котором указываются: дата осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения о состоянии трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин и установка на них маяков (в журнале (акте) наблюдений обязательно должно быть зафиксировано - место расположения маяка, его номер, дату установки, первоначальную ширину трещины).

В случае деформации (разрыва) маяка рядом с ним устанавливается новый, которому присваивается тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до окончания наблюдений.

Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет

фиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.

ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА МАЯКАМИ