Технология реконструкции зданий и сооружений

ТЕХНОЛОГИЯ 

РЕКОНСТРУКЦИИ 

ЗДАНИЙ 

И СООРУЖЕНИЙ

С.Н. ЛЕОНОВИЧ
В.Н. ЧЕРНОИВАН
Н.В. ЧЕРНОИВАН

Москва 
ИНФРА-М 

2023

МОНОГРАФИЯ

УДК 69.059.7(075.4)
ББК 38.683
 
Л47

Леонович С.Н.

Л47  
Технология реконструкции зданий и сооружений : монография / 

С.Н. Леонович, В.Н. Черноиван, Н.В. Черноиван. — Москва : ИНФРА-М, 
2023. — 521 с.   — (Научная мысль). — DOI  10.12737/1867636.

ISBN 978-5-16-017689-5 (print)
ISBN 978-5-16-110338-8 (online)
В монографии даны основы технологии производства общестрои
тельных и отделочных работ, выполняемых при реконструкции действующих промышленных и гражданских объектов: усиления и восстановления эксплуатируемых конструкций, а также возведения новых зданий 
и сооружений, запроектированных на реконструируемом объекте.

Рассмотрены вопросы проведения натурных обследований экс
плуатируемых зданий и сооружений с целью подготовки заключения 
технического состояния несущих и ограждающих конструкций.

Даны основные конструктивные решения и технология производ
ства работ при реконструкции (ремонте, усилении) несущих и ограждающих конструкций эксплуатируемых объектов, выполненных из следующих материалов: монолитный и сборный железобетон; металлические 
конструкции; кирпичная кладка; элементы деревянных конструкций.

Приведена технология реабилитации (ремонта) отделочных по
крытий: монолитной штукатурки, облицовки стен и пола керамической плиткой и синтетическими покрытиями, а также ремонта поверхностей, облицованных плитами из природных материалов (гранит, мрамор).

Изложены эффективная технология возведения строительных 

конструкций мелкозаглубленных фундаментов, двухслойных утепленных кирпичных стен, зданий с монолитным железобетонным несущим каркасом; устройство водоизоляционного ковра из ПВХ-мембран и др.

Для инженеров-строителей. Может быть полезна студентам, аспи
рантам и преподавателям технических вузов.

УДК 69.059.7(075.4) 

ББК 38.683

Р е ц е н з е н т ы:

Тур В.В., доктор технических наук, профессор, заведующий кафед
рой технологии бетона и строительных материалов Брестского государственного технического университета;

Литвиновский Д.А., главный инженер ООО «ИнжСпецСтройПро
ект»

ISBN 978-5-16-017689-5 (print)
ISBN 978-5-16-110338-8 (online)

© Леонович С.Н., Черноиван В.Н., 

Черноиван Н.В., 2023

Введение

В широком смысле термин «реконструкция действующих про
мышленных и гражданских объектов» включает следующие понятия и положения:

— переустройство существующих цехов и объектов, связанное 

с совершенствованием производства и повышением его техникоэкономического уровня;

— расширение действующих объектов;
— строительство новых объектов вместо ликвидированных 

цехов и объектов того же назначения, дальнейшая эксплуатация 
которых признана нецелесообразной.

В монографии, предназначенной для инженеров-строителей, 

под термином «реконструкция действующих объектов» подразумеваются следующие понятия:

— переустройство (изменение планировки, этажности и др.) 

существующих зданий и сооружений, обусловленное совершенствованием производства с целью повышения его технико-экономического уровня;

— строительство новых зданий и сооружений на территории 

действующих реконструируемых объектов (как взамен ликвидированных, дальнейшая эксплуатация которых признана нецелесообразной, так и необходимых для организации планируемого производства).

Учитывая существенные различия в организации и выполнении 

строительных технологических процессов при новом строительстве 
и при реконструкции (изменение планировки, этажности др.) 
действующих зданий и сооружений, в монографии подробно рассмотрены вопросы проведения натурных обследований эксплуатируемых зданий и сооружений с целью подготовки заключения 
о техническом состоянии несущих и ограждающих конструкций. 
Рассмотрены технологические решения демонтажа конструкций 
эксплуатируемых зданий и сооружений, которые не соответствуют 
техническим требованиям по дальнейшему применению.

Приведен обширный материал по конструктивным решениям 

и технологии производства ремонта (усиления) сборных железобетонных, металлических и каменных конструкций. Рассмотрены 
вопросы тепловой реабилитации ограждающих конструкций: наружных кирпичных стен и совмещенных утепленных кровель.

Изложена технология возведения массово применяемых кон
струкций:

— сборные ленточные фундаменты;
— кладка стен и перегородок из искусственных штучных мате
риалов;

— монтаж сборных железобетонных и металлических кон
струкций;

— бетонные работы;
— кровельные работы;
— отделочные работы.
Также приведена технология возведения эффективных строи
тельных конструкций:

— мелкозаглубленных фундаментов;
— двухслойных утепленных кирпичных стен;
— зданий с монолитным железобетонным несущим каркасом;
— устройство водоизоляционного ковра из ПВХ-мембран и др.
В разделе «Гидроизоляционные работы» приведены эксплуата
ционные характеристики всех видов массово применяемых гидроизоляционных материалов (окрасочных, обмазочных, рулонных), 
а также новых материалов — гидроизоляция мембранного типа.

РАЗДЕЛ I.  

РЕКОНСТРУКЦИЯ  

ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

Глава 1. 

ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

1.1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Для разработки ППР (проект производства работ) на прове
дение строительных работ при реконструкции эксплуатируемых 
зданий и сооружений необходимо заключение о техническом состоянии несущих и ограждающих конструкций. Сегодня объективную информацию по данному вопросу можно получить, как 
правило, только по результатам натурных обследований.

Особенно важно проведение натурных обследований при ре
конструкции эксплуатируемых зданий и сооружений, так как это 
зачастую связано с изменением действующих нагрузок, конструктивных схем и необходимостью учета современных норм проектирования зданий. В процессе эксплуатации зданий вследствие различных причин происходят физический износ строительных конструкций, снижение их несущей способности в целом, увеличение 
деформативности как отдельных конструктивных элементов, так 
и узлов.

Базой для разработки методики проведения натурных обсле
дований является техническая диагностика. Технической диагностикой называют отрасль знаний, которая изучает признаки, 
методы и средства определения технического состояния объекта, 
а также технологию и организацию использования систем диагностирования.

Система диагностирования — совокупность средств, исполни
телей и определенных объектов, взаимодействующих по правилам, 
установленным соответствующей нормативной документацией.

Диагностирование включает три основных этапа: сбор и предоб
работка данных (базы данных и геоданных, хранилища данных), 
анализ информации (информационные ресурсы), синтез знаний 

(базы знаний). Внедрение методов искусственного интеллекта, информационных интеллектуальных систем позволяет значительно 
улучшить качество технического контроля. Системы «человек — 
машина» эффективны при принятии управленческих решений 
по поддержанию эксплуатационной надежности и безопасности 
сооружений, прогнозировании и планировании.

Существующая практика технической диагностики предпола
гает получение ограниченного объема данных (в основном внешних 
признаков) о системе «сооружение — геосреда — внешняя среда». 
Обработка данных и анализ информации в условиях неопределенности (неполноты, нечеткости и т.п.) проводятся специалистами, 
имеющими лицензии на данный вид деятельности (инспектора технического контроля), на основе экспертных оценок, что приводит 
к погрешностям различной степени в зависимости от их компетенции и опыта и зачастую к экономическим потерям. Например, 
поверочные численные расчеты проводятся только в случаях неработоспособного состояния конструкции. При такой методике значительны погрешности в определении состояния (в пределах 20% 
и более по износу), а также затруднительно прогнозирование развития дефектов, и соответственно, оценить техническое состояние 
(ТС). Оценку ТС эксплуатируемых объектов рекомендуется выполнять с учетом следующих параметров, объединенных в группы: 
физические, химические, механические, геометрические, структурные, функциональные, эстетические, эксплуатационные и др.

Например, эксплуатационные параметры учитывают режим 

эксплуатации, а также подготовленность персонала обеспечить 
своевременность выполнения регулирующих действий. На основе 
параметров формируются показатели. Показатели по сочетанию 
параметров могут быть простые и комплексные, по значимости — 
ключевые, основные и второстепенные. Это деление — условное, 
в зависимости от состояния объекта. Иначе говоря, один и тот же 
показатель может быть ключевым при одном состоянии объекта 
и второстепенным при другом. Для выбора сбалансированной 
системы показателей нужно определить предельные состояния 
системы. Это приводит к необходимости создания типовых моделей 
(режимов) эксплуатации объектов и соответствующих предельных 
состояний, а также критериальных условий их наступления.

ТС рассматривается как категория описания системы на ос
нове ее прошлого и настоящего с целью определения ее будущего 
(табл. 1.1). Изменение ТС определяется переходной функцией, 
гладкой (при описании, например, процесса старения) либо дискретной (повреждения и отказы).

Таблица 1.1

Классы технических состояний сооружений

Класс
Наименование 

ТС

Износ, 

%

Классифицирующее событие — 

причина

Классифициру
ющее структурное 
несоответствие — 

следствие

I
Работоспособное
0–19
Незначительный 
отказ, сбой

Незначительный 
дефект

II
Ограниченно 
работоспособное

20–39
Малозначительный отказ

Малозначительный дефект

III
Неработоспособное

40–59
Значительный 
отказ

Значительный 
дефект

IV
Предельное 
II группы

60–79
Критический 
отказ

Критический дефект

V
Предельное 
I группы

80–100 Предельный 

отказ

Разрушение

Принято, что на момент ввода в эксплуатацию строительный 

объект уже является не полностью исправным. Мотивируется это 
тем, что он имеет неизбежные начальные дефекты и несовершенства из-за ошибок на проектно-изыскательской и строительной 
стадиях. Условно сооружение исправно на момент начала стадии 
проектирования.

Переход между классами определяется цепью причинно-след
ственных классифицирующих событий — несоответствий. Так как 
в цепях не соблюдается пропорциональность масштабов следствий 
и вызвавших их причин, то наиболее удобным будет использование 
кумулятивных кривых отказов и дефектов.

Отказы могут быть вызваны превышением нормативного уровня 

нагрузок, нарушением условий технического обслуживания и связаны как с исключительными воздействиями (землетрясение, ледяной дождь и др.), так и с неблагоприятным сочетанием обычных 
нагрузок. Исходной причиной отказов могут служить ошибки, 
допущенные при проектировании, строительстве, эксплуатации 
и техническом обслуживании, а также сочетания этих ошибок с неблагоприятными внешними условиями, не зависящими от эксплуатационного персонала. Результатом отказов являются дефекты.

Дефект — это отклонение от принятой области значений 

контролируемого признака. Определение величины повреждения 
зависит от выбранных для измерений или расчета характеристик, 
допустимого диапазона их значений и точности статистических 
данных, используемых для классификации повреждения. Если 

повреждение — ухудшение эксплуатационных качеств, то отказ — 
невозможность нормальной эксплуатации. Возможно более подробное деление состояний, чем приведенное выше, с выделением 
промежуточных состояний с пониженными уровнями качества (изменение режима эксплуатации).

Сегодня применяют следующие подходы классификации де
фектов.

1. Группировка дефектов по виду: конструктивные, геометри
ческие, физические, механические, химические, эстетические и эргономические.

2. Деление по классам: 1 — незначительные; 2 — малозначи
тельные; 3 — значительные; 4 — критические; 5 — предельные. 
Такая классификация позволяет достичь соответствия классов дефектов и состояний.

3. Деление по допускам (количественным ограничениям и ка
чественным требованиям) относительно оптимального значения, 
которое определяется по нормам, расчетным методом, с помощью 
экспертных оценок.

В зависимости от критериев предельного состояния и условий 

эксплуатации параметры для вычисления показателей состояний 
разделены на группы дефектов:

— ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ: изменение габаритных размеров, 

искажение формы, жесткости, крен, выпучивание, перекосы, увеличение зазоров и т.д.;

— МЕХАНИЧЕСКИЕ: химический состав, характеристики 

микроструктуры, коэффициенты запасов прочности по пределам 
текучести, прочности, длительной прочности, ползучести, трещиностойкости, устойчивости, по числу циклов или напряжениям 
при расчетах на циклическую прочность и т.д.;

— ФИЗИЧЕСКИЕ: модули упругости и деформации, плот
ность, коэффициенты фильтрации, угол внутреннего трения, сцепление и т.д.;

— ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ: производительность, температура, 

давление, параметры вибрации, режимы работы и т.д.

Структурные дефекты в материале подразделяются на то
чечные (вакансии и межузельные), линейные, поверхностные 
и объемные. Линейные дефекты — дислокации, простейшими 
из которых являются краевые и винтовые. Совокупность точечных, 
линейных и поверхностных дефектов приводит к искажению решетки. Мерой искаженности является вектор Бюргерса, характеризующий энергию дислокации.

Возможными причинами дефектов могут быть:
— нарушение уровня функционирования из-за постепенного 

изменения параметров объекта;

— исчерпание запасов прочности и ресурса восстанавливаемых 

узлов, элементов и деталей;

— наработка до предельного состояния невосстанавливаемых 

элементов;

— дефект из-за механического разрушения вследствие накоп
ления усталостных повреждений.

Структурные дефекты классифицируются также по ряду 

причин: ошибки при проектировании, некачественное изготовление и монтаж изделий, неправильная эксплуатация. Особую 
группу составляют ошибки при проектировании, вызванные отсутствием учета условий изготовления и монтажа конструкций. Классификация дефектов по причинам, их вызывающим, позволяет 
выявить причины дефектов и наметить способы их устранения 
и предупреждения. Каждый дефект характеризуется не только 
по причинам, но и по размерам и возможным последствиям. Дефекты могут ухудшить нормальные условия эксплуатации, снизить 
несущую способность сооружений, сократить их долговечность, 
привести к аварии здания. Если в проекте есть ошибки, если используются строительные материалы и изделия низкого качества, 
то нельзя построить высококачественную конструкцию.

Начальные дефекты возникают по технологическим причинам 

(ошибки монтажа, нарушение требований транспортировки и т.п.), 
что приводит к остаточным деформациям. Наличие начальных 
дефектов приводит к тому, что результирующие напряжения 
(с учетом внешних воздействий) отличаются от расчетных. В одних 
локальных зонах они ускоряют, а в других замедляют развитие 
пластических деформаций.

Знания о дефектах охватывают:
— условие выдвижения гипотезы о возможности возникно
вения дефекта, т.е. логические комбинации параметров;

— необходимые и достаточные условия для подтверждения ги
потезы;

— информацию о взаимосвязанных и взаимозависимых де
фектах;

— причинно-следственные цепи;
— временные связи;
— ассоциативные связи с другими предметными областями;
— прецедентные (аналоговые) связи с другими объектами;
— информацию о состояниях, взаимоисключающих друг друга;
— сведения о дифференцируемых признаках.
Под физическим износом конструкции, элемента, системы ин
женерного оборудования и сооружений в целом следует понимать 
утрату ими первоначальных технико-эксплуатационных качеств. 

Износ необходимо оценивать путем сравнения признаков, выявленных в результате визуального и инструментального обследования, с их значениями, приведенными в нормах. Вид ТС определяется категорией выявленных дефектов.

Кроме физического износа имеет место моральный износ, так 

как большая часть реконструируемых сегодня сооружений была 
построена в 60–70-е годы XX века с учетом технологических процессов, которые не отвечают сегодняшним требованиям.

Оценка износа сооружения проводится на основе данных об из
носе его составных частей (элементов конструктивной схемы по классификатору из норм), взятых из ведомости дефектов (табл. 1.2).

Увеличение износа происходит за счет развития деградаци
онных процессов различной физической природы. Значительная 
часть процессов деградации проходит в недоступных зонах 
и не может быть выявлена. В связи с этим рекомендуется применять следующие медодики оценки накопления дефектов и уровня 
износа эксплуатируемых объектов.

Математические модели накопления дефектов базируются 

на положениях:

— моделирования основных физических стадий развития про
цесса разрушения;

— введении для каждого механизма своего «внутреннего вре
мени» процесса, в котором должна исчисляться долговечность материала для этого механизма;

— нелинейного суммирования дефектов при изменении 

условий нагружения;

— разработке алгоритмов оценки выработанного и прогнозе 

остаточного ресурса материала в критических зонах по фактической истории нагружения в этой зоне.

Оценку уровня износа рекомедуется выполнять в следующей по
следовательности:

— выбор номенклатуры показателей износа и обоснование ее 

необходимости и достаточности;

— разработка методов определения показателей и значений из
носа;

— выбор исходных данных для определения показателей из
носа сооружений;

— определение фактических показателей износа и их сопостав
ление с базовыми;

— сравнительный анализ вариантов возможных решений и на
хождение оптимального;

— обоснование рекомендаций для принятия управляющего ре
шения.