Обследование несущей способности перекрытия административного здания под размещение оборудования бесперебойного электропитания
Обследование показало принципиально разное состояние перекрытия при существующей эксплуатации и после размещения предусмотренного комплекта оборудования. На момент осмотра фактические прогибы плит и ригелей оставались в допустимых пределах, однако поверочные расчёты для совмещённой нагрузки от установленного и монтируемого оборудования выявили превышение предельных прогибов на всех проверенных участках. Поэтому размещение оборудования по первоначальной схеме без перераспределения нагрузок или усиления несущих конструкций признано недопустимым.
Задача обследования
Оборудование системы бесперебойного электропитания планировалось установить в нескольких помещениях третьего этажа административного здания. Нагрузку воспринимало перекрытие второго этажа, состоящее из сборных железобетонных плит и опирающихся на колонны ригелей.
Требовалось установить не только общее техническое состояние конструкций, но и возможность восприятия конкретной длительно действующей нагрузки. Для этого необходимо было проверить каждую задействованную плиту и соответствующий ригель с учётом фактической расстановки оборудования, собственного веса перекрытия, конструкции пола и эксплуатационной нагрузки.
Какие исходные данные использовали
| Исходный материал | Его функция в обследовании |
|---|---|
| Рабочая документация на систему бесперебойного электропитания | Определяла состав, расположение и нагрузки от оборудования, которые требовалось передать на существующее перекрытие. |
| Технический паспорт здания | Использовался для идентификации помещений и сопоставления обследуемых участков с объёмно-планировочной структурой объекта. |
| Ранее подготовленное техническое заключение | Содержало сведения о конструктивной схеме и ранее исследованных элементах перекрытия, но не заменяло проверку новой схемы нагружения. |
| Материалы натурного обследования | Фиксировали фактическую геометрию, расположение несущих элементов, состав пола, прогибы и обнаруженные повреждения. |
Исполнительная и эксплуатационная документация в полном объёме отсутствовала. Поэтому расчёт нельзя было ограничить сведениями из проекта: исходную модель уточняли по результатам обмеров, осмотра, нивелирования и локального исследования конструкций.
Как формировали расчётную модель
Несущая система обследуемой части здания представляла собой сборный железобетонный каркас. Пустотные плиты перекрытия опирались на железобетонные ригели, а ригели передавали нагрузку на колонны. Такая схема потребовала раздельной проверки плит и ригелей: достаточный результат для одного элемента не подтверждал работоспособность всей цепочки передачи нагрузки.
Специалисты выполнили обмеры помещений и несущих элементов, уточнили расположение плит и ригелей, исследовали конструкцию пола и совместили план перекрытия со схемой оборудования. В расчёте учитывалась наиболее неблагоприятная монтажная ситуация, при которой на участках одновременно находилось существующее и вновь устанавливаемое оборудование.
Расчётные нагрузки формировались из нескольких составляющих:
- собственного веса плит и ригелей;
- массы покрытия пола и цементно-песчаной стяжки;
- нормируемой эксплуатационной нагрузки;
- длительно действующей нагрузки от оборудования;
- коэффициентов надёжности, применённых к соответствующим видам нагрузок.
Для плит и ригелей были построены отдельные расчётные схемы. Проверки охватывали прочность, трещиностойкость и деформативность. Именно расчёт прогибов стал определяющим для итогового решения.
Что установили при натурном обследовании
Нивелирование нижней поверхности плит и ригелей показало, что максимальный фактический прогиб на момент обследования составлял 15 мм при принятом предельном значении около 30 мм. Следовательно, существовавшее до монтажа оборудование не вызвало недопустимой общей деформации обследованных участков.
Одновременно была обнаружена трещина шириной раскрытия до 0,3 мм в нижней растянутой зоне одной из пустотных плит. Для этой локальной плиты в итоговой классификации зафиксировано ограниченно работоспособное состояние, тогда как колонны, ригели и остальные исследованные элементы перекрытия были отнесены к работоспособному состоянию.
При исследовании конструкции пола наличие арматурной сетки в стяжке подтверждено не было. Поэтому стяжка не рассматривалась как гарантированно работающий элемент, способный перераспределять сосредоточенные нагрузки между плитами.
Почему допустимое фактическое состояние не подтвердило возможность монтажа
Натурные измерения отражали состояние конструкций при нагрузке, существовавшей в момент обследования. Проектное решение предполагало появление дополнительной длительной нагрузки и иную концентрацию оборудования. Поэтому вывод о возможности монтажа нельзя было сделать только по отсутствию значительных текущих прогибов.
Поверочные расчёты показали, что после приложения полной предусмотренной нагрузки расчётные прогибы превышали нормативные пределы на каждом из трёх проверенных участков.
| Проверяемый участок | Элемент | Расчётный прогиб | Предельный прогиб | Результат |
|---|---|---|---|---|
| Участок 1 | Пустотная плита | Около 37,8 мм | 29 мм | Условие по деформативности не выполнено |
| Участок 1 | Ригель | Около 34,8 мм | 27,75 мм | Условие по деформативности не выполнено |
| Участок 2 | Пустотная плита | Около 48,4 мм | 29 мм | Наибольшее расчётное превышение |
| Участок 2 | Ригель | Около 35,4 мм | 27,75 мм | Условие по деформативности не выполнено |
| Участок 3 | Пустотная плита | Около 36,2 мм | 29 мм | Условие по деформативности не выполнено |
| Участок 3 | Ригель | Около 35,4 мм | 27,75 мм | Условие по деформативности не выполнено |
Таким образом, решающим оказался не текущий прогиб, а прогнозируемая деформация при длительном действии полной нагрузки. Расчётные значения превышали пределы как для плит, так и для поддерживающих их ригелей. Это означало риск развития трещин и дальнейшего повреждения железобетонных конструкций при сохранении первоначальной схемы размещения оборудования.
Как был сформирован итоговый вывод
Вывод складывался из нескольких независимых линий доказательств. Осмотр и нивелирование подтвердили, что на момент обследования большинство несущих элементов сохраняло работоспособное состояние. Локальная трещина выделила отдельную плиту, состояние которой требовало более осторожной оценки. Сопоставление схемы перекрытия со схемой оборудования показало участки концентрации длительной нагрузки. Поверочные расчёты подтвердили превышение предельных прогибов во всех рассмотренных парах «плита — ригель».
Поэтому работоспособное состояние конструкций при существующей эксплуатации не было распространено на будущий режим нагружения. В заключении зафиксировано, что требования безопасности несущих конструкций при воздействии полной длительной нагрузки от существующего и монтируемого оборудования не обеспечиваются.
Рекомендации по дальнейшему размещению оборудования
Для предотвращения развития деформаций было рекомендовано изменить распределение оборудования и задействовать смежные пролёты, уменьшая концентрацию нагрузки на отдельных плитах и ригелях. Возможность такого перераспределения должна проверяться повторным расчётом по фактической схеме размещения.
Если обеспечить допустимые нагрузки перестановкой оборудования невозможно, требуется разработать проект усиления перекрытия специализированной проектной организацией. В качестве принципиального направления в заключении рассматривалось подведение металлических балок под железобетонные ригели и пустотные плиты. Приведённые решения являлись вариантами усиления, а не готовой рабочей документацией: сечения элементов, узлы опирания и соединения должны определяться отдельным проектом.
Практический результат обследования
Обследование позволило отделить два разных вывода. При существовавшем на момент осмотра нагружении общие прогибы перекрытия оставались допустимыми, хотя одна плита имела локальное повреждение. При предусмотренной рабочей документацией совмещённой нагрузке расчётные прогибы плит и ригелей превышали предельные значения, поэтому монтаж оборудования по исходной схеме без дополнительных мероприятий не был подтверждён.
Результат относится к исследованной конструктивной схеме, составу пола, расположению и нагрузкам конкретного комплекта оборудования. Перестановка оборудования, изменение его массы, замена состава пола либо устройство усиления изменяют расчётную модель и требуют отдельной проверки.