Обследование несущих строительных конструкций

 
 
 
А. И. СНЕГИРЕВА, В. Г. МУРАШКИН 
 
 
 
 
 
 
 
ОБСЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩИХ 
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 

УДК 624.07 
ББК 38.5 
С53 
 
 
Рецензенты: 
канд. техн. наук, директор ООО «Прогноз»  
Дмитрий Александрович Семашкин; 
канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Технология и организация 
строительного производства» Самарского государственного технического  
университета Вадим Юрьевич Алпатов 
 
 
 
 
 
 
 
 
Снегирева, А. И. 
С53   
Обследование несущих строительных конструкций : учебное пособие / А. И. Снегирева, В. Г. Мурашкин. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2024. - 156 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1959-8 
 
Рассмотрены все основные строительные конструкции: железобетонные, каменные, металлические и деревянные. Особое внимание уделено особенностям поведения 
их под нагрузкой в условиях возникновения некоторых дефектов.  
Для лекционных и практических занятий по следующим учебным дисциплинам: 
Б1.0.40 «Обследование, испытание зданий и сооружений», для специалитета направления 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», профиль «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений» и некоторые разделы  
Б1.В.02.10 «Обследование, испытания и реконструкция зданий», для бакалавриата 
направления 08.03.01 «Строительство», профиль «Промышленное и гражданское 
строительство». Может быть полезно для практикующих специалистов, занимающихся вопросами обследования и мониторинга зданий и сооружений. 
 
УДК 624.07 
ББК 38.5 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1959-8 
” Снегирева А. И., Мурашкин В. Г., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
.......................................................................................................... 6 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 7 
1. ВИДЫ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ  
КОНСТРУКЦИЙ ......................................................................................................... 8 
1.1. Изгибаемые конструкции .............................................................................. 8 
1.2. Сжатые конструкции ................................................................................... 11 
1.3. Растянутые конструкции ............................................................................. 12 
1.4. Смятие опорной зоны конструкции ........................................................... 13 
 
2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОБСЛЕДОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ  
КОНСТРУКЦИЙ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ................................................... 14 
 
3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДЕФЕКТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ...... 17 
3.1. Общие сведения о дефектах и повреждениях строительных  
конструкций ......................................................................................................... 17 
3.2. Железобетонные конструкции 
.................................................................... 19 
3.2.1. Дефекты, образовавшиеся от силового воздействия 
....................... 19 
3.2.2. Дефекты, допущенные при изготовлении конструкций,  
несоблюдении требований по монтажу, транспортировке  
и складированию ........................................................................................... 25 
3.2.3. Специфические дефекты железобетонных конструкций ............... 27 
3.3. Дефекты каменных конструкций 
................................................................ 30 
3.4. Дефекты металлических конструкций 
....................................................... 38 
3.5. Дефекты деревянных конструкций ............................................................ 44 
3.5.1. Дефекты, присущие исходным материалам 
..................................... 45 
3.5.2. Дефекты, возникающие при хранении, изготовлении  
и транспортировке 
......................................................................................... 47 
3.5.3. Дефекты, приобретенные в процессе нарушения условий  
эксплуатации конструкции .......................................................................... 48 
 
4. КОРРОЗИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ........... 49 
4.1. Виды коррозии и степень воздействия на строительные  
конструкции ....................................................................................................... 49 
4.2. Коррозия бетонных и железобетонных конструкций ............................ 51 
4.3. Коррозия каменных конструкций............................................................. 52 
4.4. Коррозия металлических конструкций 
.................................................... 54 
4.5. Коррозия деревянных конструкций ......................................................... 56 
 
3 

5. ОБСЛЕДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ,  
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
.................................................................................... 60 
 
6. КАТЕГОРИИ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО  
СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 
............................................ 65 
6.1. Категории технического состояния строительных конструкций.......... 65 
6.2. Критерии технического состояния строительных конструкций 
........... 67 
 
7. МОНИТОРИНГ И ЭКСПЕРТИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ  
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
.................................................................................... 72 
7.1. Общий мониторинг технического состояния зданий  
и сооружений ..................................................................................................... 73 
7.2. Мониторинг технического состояния зданий и сооружений,  
находящихся в ограниченно работоспособном или аварийном  
состоянии ........................................................................................................... 74 
7.3. Мониторинг технического состояния зданий и сооружений,  
попадающих в зону влияния нового или подземного строительства 
.......... 76 
7.4. Мониторинг технического состояния уникальных зданий  
(сооружений) 
...................................................................................................... 82 
7.5. Строительная экспертиза 
........................................................................... 83 
 
8. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ 
..................................................................................... 85 
8.1. Поверочный расчет строительных конструкций, имеющих  
различные виды дефектов ................................................................................ 85 
 
9. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ..................................... 89 
9.1. Общие сведения о методах определения физико-механических  
свойств строительных материалов и конструкций 
........................................ 89 
9.2. Определения прочностных свойств бетона по контрольным  
образцам ............................................................................................................. 91 
9.2.1. Общие сведения определения прочности бетона  
разрушающими методами ............................................................................ 91 
9.2.2. Определение прочности бетона на сжатие 
....................................... 94 
9.2.3. Определение прочности бетона на растяжение при изгибе ........... 97 
9.2.4. Определение прочности бетона на растяжение  
при раскалывании ......................................................................................... 98 
9.2.5. Определение прочности бетона на осевое растяжение 
................... 99 
9.2.6. Обработка и оценка результатов испытаний ................................. 100 
9.3. Определение прочности бетона по образцам, отобранным  
из конструкций ................................................................................................ 100 
9.4. Определение прочности бетона методами неразрушающего  
контроля ........................................................................................................... 102 
4 

9.4.1. Общие сведения по применению механических  
неразрушающих методов контроля 
........................................................... 102 
9.4.2. Метод упругого отскока ................................................................... 104 
9.4.3. Метод ударного импульса 
................................................................ 105 
9.4.4. Метод пластических деформаций ................................................... 107 
9.4.5. Метод скалывания ребра .................................................................. 109 
9.4.6. Метод отрыва 
..................................................................................... 110 
9.4.7. Метод отрыва со скалыванием ........................................................ 110 
9.5. Определение прочности бетона ультразвуковым методом ................. 113 
9.6. Определение прочностных свойств каменных конструкций .............. 115 
9.6.1. Подготовка к испытанию ................................................................. 115 
9.6.2. Определение прочности кирпича на сжатие .................................. 117 
9.6.3. Испытания кирпича на изгиб ........................................................... 119 
9.6.4. Определение прочности на сжатие раствора,  
применяемого для каменной кладки ......................................................... 121 
9.6.5. Определение прочности каменной кладки на сжатие 
................... 121 
9.6.6. Обработка результатов испытаний ................................................. 124 
9.6.7. Определение влажности раствора ................................................... 124 
9.7. Определения физико-механических свойств металлов ....................... 125 
9.7.1. Методы испытаний на растяжение ................................................. 125 
9.7.2. Испытания арматурных изделий ..................................................... 133 
9.7.3. Определение твердости металлов ................................................... 134 
9.7.4. Твердость по Бринелю 
...................................................................... 135 
9.7.5. Метод измерения твердости по Роквеллу ...................................... 138 
9.8. Методы определения физико-механических свойств  
деревянных конструкций 
................................................................................ 140 
9.8.1. Отбор заготовок для испытания ...................................................... 140 
9.8.2. Методы определения влажности древесины 
.................................. 141 
9.8.3. Метод определения предела прочности древесины  
при растяжении вдоль волокон 
.................................................................. 143 
9.8.4. Метод определения предела прочности древесины  
при сжатии вдоль волокон ......................................................................... 144 
9.8.5. Методы определения предела прочности древесины  
при скалывании вдоль волокон ................................................................. 146 
9.8.6. Метод определения предела прочности древесины  
при статическом изгибе .............................................................................. 148 
9.8.7. Методы испытания несущей конструкции 
..................................... 149 
9.8.8. Определение влажности древесины неразрушающим  
методом ........................................................................................................ 150 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 152 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................... 153 
 
5 

ПРЕДИСЛОВИЕ  
Данное пособие относится к учебным изданиям на основании того, что содержание пособия объединяет все основные конструкции: железобетонные, каменные, металлические и деревянные. Это дает возможность некоторые разделы пособия рассматривать для всех конструкций, а особенности каждой из них 
будут выделены отдельно.  
Пособие опирается на материалы ГОСТ и другие нормативные документы, 
которые адаптированы к изучаемым материалам дисциплины. Это дает возможность студентам сократить время на подготовку к занятиям.  
Методика построения и изложения материала охватывает весь комплекс 
лекционных и практических занятий с изложением физических явлений, происходящих на всем протяжении эксплуатационного периода.  
Для изложения материала дисциплины использовались различные методы: 
графическое изображение с последующими пояснениями содержания; табличная форма, структурированное изложение; повествовательное изложение материала. Это дает возможность студентам при изучении материала воспользоваться всеми видами познавательной деятельности.  
Учебное пособие предназначено для лекционных и практических занятий 
по следующим учебным дисциплинам: Б1.0.40 «Обследование, испытание зданий и сооружений», для специалитета направления 08.05.01 «Строительство 
уникальных зданий и сооружений», профиль «Строительство высотных и 
большепролетных зданий и сооружений» и некоторые разделы Б1.В.02.10 «Обследование, испытания и реконструкция зданий», для бакалавриата направления 08.03.01 «Строительство», профиль «Промышленное и гражданское строительство». Материал учебного пособия может быть полезен для начинающих 
специалистов, занимающихся вопросами обследования и мониторинга зданий и 
сооружений. 
6 

ВВЕДЕНИЕ 
Учебное пособие предназначено для лекционных и практических занятий 
по следующим учебным дисциплинам: Б1.0.40 «Обследование, испытание зданий и сооружений», для специалитета направления 08.05.01 «Строительство 
уникальных зданий и сооружений», профиль «Строительство высотных и 
большепролетных зданий и сооружений» и некоторые разделы Б1.В.02.10 «Обследование, испытания и реконструкция зданий», для бакалавриата направления 08.03.01 «Строительство», профиль «Промышленное и гражданское строительство». 
В учебном пособии особое внимание уделено физическим процессам, которые происходят в строительных конструкциях на всех этапах их эксплуатации.  
Особое внимание уделено систематизации возникающих дефектов, их влиянию на дальнейшую работу конструкций, взаимовлияние видов конструкций 
между собой. Обращено внимание на допускаемые отклонения от исходного 
состояния и переход их в состояние дефекта, а также прогнозирование их развития. 
Методика междисциплинарного обучения «Обследование, испытание зданий и сооружений» была применена в Самарской архитектурно-строительной 
академии при Самарском государственном техническом университете для специальности направления 08.05.01 «Строительство высотных уникальных зданий и сооружений», профиль «Строительство высотных и большепролетных 
зданий и сооружений» [39, 40]. 
ГОСТ и другая дополнительная учебная литература адаптированы в учебном пособии под изучаемый материал. 
Данное пособие может быть востребовано магистрантами, обучающимися 
по специальности 07.04.02 «Реконструкция и реставрация архитектурного 
наследия», профиль «Реставрация строительных конструкций», а также для 
начинающих специалистов, профессионально занимающихся обследованием 
зданий, сооружений и мониторингом их технического состояния. 
7 

1. ВИДЫ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ  
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 
Прежде чем приступить к основным вопросам, уместно напомнить на основе каких знаний будет базироваться изучаемый материал по обследованию 
строительных конструкций и контролю над их техническим состоянием. Для 
изучения данных вопросов требуются знания по всем изученным конструктивным дисциплинам: «Железобетонные конструкции», «Каменные конструкции», 
«Металлические конструкции» и «Деревянные конструкции». Из этих видов 
конструкций в основном и возводятся несущие элементы зданий и сооружений. 
Все строительные конструкции имеют что-то общее:  
 одинаковые расчетные схемы;  
 виды напряженного состояния;  
 схемы деформирования;  
 методику обследования и многое другое.  
Эти вопросы можно изучать обобщенно, но те вопросы, которые относятся 
конкретно к какому-то виду конструкций, необходимо рассматривать персонально. Данный раздел будет содержать информацию о напряженных состояниях всех несущих строительных конструкций, которые возникают при работе 
в составе здания. Особенности каждого вида конструкций будут рассмотрены 
отдельно. 
Обследование предполагается проводить не только для вновь построенных 
зданий и сооружений, а чаще всего на строительных объектах, имеющих большой стаж эксплуатации, и у которых имеются дефекты различной стадии развития: от работоспособной категории до аварийного состояния. Дефекты, влияющие на работоспособное состояние, развиваются, как правило, на основе силового воздействия, а также под влиянием эксплуатационных условий. 
Основными видами напряженно-деформированного состояния, которым 
при изучении конструкций уделяется больше внимания, являются: изгиб; сжатие; растяжение и местные виды напряженного состояния. Не следует забывать, 
что существуют и другие более сложные виды воздействий на конструкции: кручение; кручение с изгибом; сложное внецентренное сжатие, смятие и др. Рассмотрим более подробно некоторые из основных видов напряженного состояния.  
1.1. Изгибаемые конструкции 
Наиболее распространенным видом напряженного состояния строительных конструкций является изгиб. Это балки, прогоны, ригели, перемычки, плиты перекрытия и покрытия, плиты монолитные балочного типа; очень распространенные в настоящее время безбалочные плиты и др. 
8 

Рассмотрим однопролетную статически определимую балку, загруженную 
равномерно распределенной нагрузкой (рис. 1). 
 
Рис. 1. Расчетная схема статически определимой балки, эпюра М и Q 
 (пунктиром обозначена деформированная схема):  
а - расчетная схема; б - эпюра изгибающих моментов; в - эпюра поперечных сил 
 
Под действием нагрузки балка будет прогибаться и при этом в ней возникают усилия: изгибающий момент и поперечная сила, которым должна противостоять балка. Усилия в конструкции зависят от схемы опирания (тип опор и 
расстояния между опорами) и схемы загружения или вида приложенных нагрузок, которые и составляют расчетную схему. В данном случае на конструкцию 
действует равномерно распределенная нагрузка q, поэтому очертание эпюры 
моментов представляет собой параболу. Нагрузка может быть другая, тогда 
нужно выполнять расчет усилий по законам технической механики.  
Работа строительных конструкций при изгибе является достаточно сложной, так как от каждого усилия будет возникать различное напряженное состояние. Напряженное состояние конструкции - это те внутренние усилия, которые являются силовой реакцией на внешние усилия М и Q. Причем каждое из 
внешних усилий вызывает в конструкции свой вид ответных реакций или 
напряжений. Изгибающий момент способствует прогибу конструкции, в данном случае нижняя грань элемента будет растянута, а верхняя, соответственно, 
сжата. Наиболее напряженными будут крайние волокна конструкции, эпюра 
приведена на схеме а, возникающие напряжения направлены перпендикулярно 
9 

плоскости рассматриваемого сечения и называются нормальными ı, индекс 
обозначает вид напряженного состояния (сжатие или растяжение). Поперечная 
или перерезывающая сила Q оказывает на конструкцию другое воздействие, 
напряжения имеют касательное направление.  
Рассмотрим другой вид конструкций, достаточно распространенный среди 
строительных элементов здания: неразрезные многопролетные балки. Расчетная схема многопролетных балок и эпюра изгибающих моментов и поперечных 
сил показаны на рис. 2. Такие конструкции будут прогибаться только в пролетах, а на средней опоре балка выгнется вверх и растяжение возникнет по верхней зоне, сжатие, соответственно, внизу. Исходя из этого, изменится и эпюра 
изгибающих моментов. Статически неопределимые строительные конструкции 
имеют ряд преимуществ по сравнению с однопролетными, так как уменьшение 
пролетных моментов М1 за счет возникновения опорного момента Мо обеспечивает меньшую величину прогибов в пролетах и увеличивает устойчивость 
балки.  
 
Рис. 2. Расчетная схема многопролетной балки, эпюра М и Q 
(пунктиром обозначена деформированная схема):  
а - расчетная схема; б - эпюра изгибающих моментов; в - эпюра поперечных сил 
10