Комплексное научно-техническое исследование технического состояния железобетонных плит покрытия главного корпуса ТЭЦ-1 в городе Нур-Султане



В статье авторы пытаются определить причины аварийного обрушения железобетонных плит покрытия котельного отделения ТЭЦ-1 в г. Нур-Султане.

Ключевые слова: техническое обследование, промышленные здания, авария, обрушение, реконструкция.

В настоящее время в Республике Казахстан производится не только строительство новых промышленных зданий и сооружений, а также реконструкция и модернизация уже существующих предприятий промышленного сектора или их ремонт: капитальный или текущий, так как в настоящее время во многих секторах промышленности наблюдается существенный износ основных производственных фондов (зданий и сооружений), которые часто эксплуатируются с большой вероятностью обрушений.

Стоит отметить, что перед тем, как начать реконструкцию, модернизацию, капитальный или текущий ремонт зданий и сооружений, имеется необходимость в обязательном проведении одного из важнейших видов деятельности — исследование технического состояния зданий и сооружений. Для установки оценки технического и эксплуатационного состояния конструкций проводятся исследования напряженно-деформированных состояний строительных конструкций в процессе эксплуатации. Напряженно-деформированное состояние — это сочетание напряжений и деформаций, появляющихся при воздействии на материальное тело внешних нагрузок, температурных полей и других факторов.

Здание главного корпуса ТЭЦ-1 в городе Нур-Султане является стратегически важным объектом для Республики Казахстан.

В процессе эксплуатации здания, длительность которой составляет более 40 лет, строительные конструкции здания главного корпуса ТЭЦ-1 обрели большое количество дефектов и повреждений, в связи с чем имеется необходимость в проведении исследования надежности ответственных (несущих) элементов и сооружений, а именно в исследовании технического состояния несущих строительных конструкций.

Необходимостью комплексного научно-технического исследования явилось аварийное обрушение плит покрытия на участке в осях «3–4, К» котельного отделения ТЭЦ-1.

В связи с этим, целью комплексного научно-технического исследования являлось определение фактического технического состояния и оценка несущей способности и эксплуатационной пригодности железобетонных плит покрытия главного корпуса ТЭЦ-1 в городе Нур-Султане и определение причин аварийного обрушения плит покрытия котельного отделения ТЭЦ-1.

Экспертное обследование проводилось согласно СП РК 1.04–101–2012 «Обследование и оценка технического состояния зданий и сооружений» [1] и СП РК 1.04–102–2012 «Правила оценки физического износа зданий и сооружений» [2] и включило в себя:

– анализ фактически исполненного конструктивного решения котельного отделения главного корпуса ТЭЦ-1;

– проведение общего (сплошного) и детального (инструментального) обследования указанных конструкций в виде натурных и лабораторных испытаний по определению фактической прочности бетона, арматуры различными взаимодополняющими методами, соответствие СП РК «Крыши и кровли» [3];

– оценку несущей способности и эксплуатационной пригодности конструкций котельного отделения главного корпуса ТЭЦ-1 на основе анализа данных общего (сплошного) обследования и результатов испытаний [1].

Результаты натурных испытаний конструктивных элементов объекта на выборочных участках показали, что фактического сечение конструктивных элементов несущих конструкций в целом соответствуют проекту.

В ходе анализа результатов предыдущих отчётов технических обследований Объекта, установлено, что систематическое увлажнение плит покрытий происходило в период от начала 1990-х годов и до начала 2000-х годов вследствие протечек кровли. В этот период происходил активный процесс выщелачивания и карбонизации бетона плит покрытия

В процессе экспертного обследования аварийного участка установлено следующее:

Аварийное обрушение, изображенное на рис. 1 и рис. 2., сборной железобетонной ребристой плиты покрытия на участке в осях «3–4,К», на общей площади 9м ² . Плита покрытия размерами 1,5х6,0 м относится к серии ПК-01–111 по ГОСТ 8579–57 и предназначена для применения в производственных зданиях с обычной и агрессивной средой. Марка бетона принята равной 200 и 300.

Рис. 1. Общий вид аварийного обрушения плиты покрытия III очереди строительства котельной на участке в осях «3–4, К» (вид сверху)

Рис. 2. Общий вид аварийного обрушения плиты покрытия III очереди строительства котельной на участке в осях «3–4, К» (вид изнутри)

По характеру железобетонных фрагментов установлено, что разрушение сборной железобетонной плиты покрытия произошло в средней части. Опорная часть плиты по оси «3» и часть плиты по оси «4» (ближе к ряду «К») частично уцелели, и, на момент обследования одна часть плиты опирается на балку-распорку между колоннами, другая висит на арматуре закладной детали со стеновой панелью. Выявлен факт разрыва стрежня предварительно напряженной рабочей арматуры плиты покрытия, расположенной ближе к наружной стене ряда «К». В ходе детального осмотра рабочей арматуры установлено, что имеются следы значительной коррозии торца стрежня, что свидетельствует о том, что разрыв стрежня арматуры произошел до аварийного обрушения плиты.

В процессе технического обследования, с целью определения фактического коррозионного износа арматуры обрушенной сборной железобетонной ребристой плиты покрытия, было произведен отбор фрагмента арматурного стержня продольного ребра, который показал, что проектное армирование продольного ребра железобетонной плиты покрытия (сер. ПК-01–111) выполнено из предварительно напряженной арматуры АIII Ø18 мм, а фактическое минимальное сечение отобранного образца составляет 13 мм. Коррозионный износ отобранного образца составил корр=2…2,5 мм.

Неразрушающие испытания по определению фактической прочности бетона отдельных фрагментов плиты показали, что прочность бетона составляет В7,5, что ниже на 50 % согласно серии ПК-01–111. Карбонизация бетона на отдельных участках достигала 40–50 мм (в глубину конструкции). Данные изменения в химическом составе бетона привели к снижению его прочностных характеристик более чем в два раза.

По результатам комплексного научно-технического исследования установлено, что основной причиной, вызвавшей аварийное обрушение плиты покрытия на участке в осях «3–4, К», следует считать выщелачивание и разрушение защитного слоя бетона со значительной коррозией (более 50 % сечения) и дальнейшим разрывом предварительно напряженной арматуры.

Литература:

1. СП РК 1.04–101–2012 «Обследование и оценка технического состояния зданий и сооружений» — Алматы: РГП «КАЗНИИССА», 2012.

2. СП РК 1.04–102–2012 «Правила оценки физического износа зданий и сооружений».

3. СП РК 3.02–137–2013 «Крыши и кровли» — Нур-Султан: АО «КазНИИСА», ТОО «Монолитстрой-2011», 2020.