УДК 69.059

Применение междисциплинарного обучения для дисциплины «Обследование строительных конструкций, зданий и сооружений»

Снегирева Антонина Ивановна – доцент по специальности железобетонных и каменных конструкций в г. Самара

Мурашкин Василий Геннадьевич – доцент кафедры «Железобетонные конструкции» Самарского государственного технического университета

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы совершенствования процесса обучения по обследованию строительных конструкций. Основное внимание при обучении направлено на изучение нормативных документов. Данные источники не достаточно адаптированы к образовательному процессу, поэтому некоторые разделы необходимо изложить в более доступном для обучающихся виде. Статья помогает сформулировать общие требования при обследовании, характерные для всех видов строительных конструкций, с учетом  индивидуальных особенностей каждого отдельного типа.

Ключевые слова: обследование, строительные конструкции, бетон, прочностной контроль, неразрушающие методы.

В настоящее время большее внимание уделяется инженерным наукам, к которым относится и строительная сфера. Современная нормативная литература содержит большой объем описаний, а не только присущие изложению инженерной мысли графические изображения с сопровождающими их пояснениями. Такой объем описательно части в нормативной литературе приводит к возникновению разночтений в тексте. Поэтому особая значимость должна придаваться аудиторным, а не самостоятельным занятиям.      

Дисциплина «Обследование строительных конструкций, зданий и сооружений», которая касается всех основных несущих строительных конструкций, то есть: железобетонных, каменных, металлических и деревянных конструкций. Исходя из этого, данный курс является  междисциплинарной программой, и разделять её отдельные разделы было бы не корректно, потому что для оценки технического состояния несущих строительных  конструкций используются одни и те же руководящей нормативные источники, а именно: «СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» [1] и «ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» [2]. Повторение по нескольку раз во многих курсах для каждого типа конструкций снижает интерес студентов.   

Междисциплинарная программа обучения по дисциплине  «Обследование строительных конструкций, зданий и сооружений» возможна и не обходима только при условии изучения всех предшествующих  конструктивных элементов здания, так как методика обучения строится на этом изученном ранее материале. Изучение конструктивных элементов здания необходимо выполнять отдельно и рассматривать весь основной спектр строительных конструкций, изготовленных из железобетона, камня, металла и дерева. Тем не менее, эти конструкции имеют общие характерные свойства, а именно: расчетные схемы, напряженные состояния, вид прогиба при идентичных условиях загружения. 

На основе СП [1] и ГОСТ [2]   для всех  конструкций должны твердо выполняться требования к определенным категориям технического состояния. Критерии технического состояния соответственно будут другими для каждого типа конструкций, и студенты должна видеть эти критерии в сравнении.

Наиболее оптимальным вариантом изложения материала является последовательное рассмотрение каждого раздела с соблюдением общих понятий и конкретными особенностями поведения различных типов конструкций, в том порядке, который был установлен в начале рассмотрения характерных признаков: железобетонных, каменных, металлических и деревянных конструкций. Порядок можно принять и другой, но главное, чтобы он оставался одинаковым на всем этапе изучения дисциплины, это упростить усвоение материала. Желательно разнообразить информацию о каждом типе конструкций, представляя её в виде таблицы, графического обзора или простого, но четкого, выделения каждого основного параметра.   

Главное найти правильную методику изложения материала: общая информация должна излагаться для строительных конструкций (зданий и сооружений), а все конкретные вопросы лучше излагать отдельно, но всегда в одном и том же порядке. Это создает систему мышления и способствует возможности сравнения различных видов конструкций между собой [3]. Задача преподавателя при помощи выстраивания материала доступными методами упростить и облегчить понимание студентами нового предмета.  

Данная методика междисциплинарного обучения дисциплины  «Обследование, испытание зданий и сооружений» была опробована в Самарской архитектурно-строительной академии при Самарский государственный технический университете для специалитета направления 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», профиль «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений».

Дисциплина «Обследование строительных конструкций, зданий и сооружений» для полноты изучения основных проблем предполагает ознакомление с большим количеством нормативных источников: СП, ГОСТ, иногда ТУ. СП [1] и ГОСТ [2] не совсем адаптированы для использования студентами, они нацелены на специалистов, уже имеющих опыт проведения обследований. 

Опытный эксперт воспринимает смысл нормативных источников по существу, а вот обучающиеся воспринимают текст буквально. К примеру: если из всего объема обследований выделен предварительный (визуальный) этап [1, п. 5.1.11], то должен быть основной этап. Но следующий этап назван детальным (инструментальным), который может начинаться с обмера здания или сооружения, а далее характеризуется как комплексное обследование [1, п. 5.1.15]. Создается мнение, что предварительный этап состоит в беглом визуальном осмотре без применения каких бы то ни было измерительных приборов. Кроме того, в предварительный этап можно включать и обследование коммуникаций, но в перечень разделов отчета такая информация не включена [1, приложение Б].

Уместно выделить следующие этапы (вариант 1):

• подготовительный;
• обследование несущих строительных конструкций, зданий и сооружений;
• обследование инженерных коммуникаций и грунта основания.

Можно оставить названия этапов, но наполнить их другим содержанием и все этапы объединить в комплексное обследование  (вариант 2):

• подготовительный;
• предварительный;
• детальное обследование.

Данный вариант с примерным набором видов работ, соответствующих каждому этапу, представлен здесь [4, с. 47-48]. В этом случае можно избежать повторных обследований конструкций при визуальном методе и с применением приборов, выделяя обследование инженерных коммуникаций с обследованием грунтов оснований в отдельный подраздел. При изложенных поправках весь процесс обследования более системно усваивается обучающимися и начинающими специалистами.

Желательно также, чтобы методы определения прочностных свойств, например бетона, были объединены в одной теме для конкретизации каждого отдельного вида испытаний. В этом случае уместно дополнительно разъяснить обучающимся и помочь им разобраться в многообразии методов испытания. Для этого составлена структурная зависимость методов от характера воздействия на материал конструкций (таблица 1).

Методы определения прочностных свойств бетона подразделяются на разрушающие и неразрушающие. Разрушающие методы основаны на испытании контрольных образцов, они выполняются в период возведения зданий или сооружений [5, п. 3.4]. При обследовании существующих зданий или сооружений образцы бетона для испытаний изымают из конструкции [6, п. 4.1].

Сложнее разобраться с неразрушающими методами, которые первоначально делятся на механические и ультразвуковые. Механические методы предполагают силовое воздействие на материал конструкции ГОСТ [7, п. 4.3], подразделяя их на прямые и косвенные методы, в соответствии с особенностями воздействия приборов.

К прямым методам испытаний в соответствии с [7, п. 3.4] отнесены: метод скалывания ребра и метод отрыва со скалыванием, для которых составлены специальные градуировочные зависимости. По существу, это тоже косвенные методы, и высокое доверие к этим методам должно быть обосновано более предметно. Иногда к прямым методам ошибочно относят те приборы, которые на экран выводят уже конечные результаты, то есть фактически это уже адаптированные значения прочности бетона, вычисленные с помощью заложенной в приборе программы.

Таблица 1. Методы испытания бетона.

Результаты определения прочностных свойств бетона косвенными методами должны быть подтверждены разрушающими методами по методике испытания образцов, изъятых из конструкции [6]. Это связано с тем, что косвенные методики позволяют определять поверхностную прочность, поэтому являются не достаточно точными.

Прямой метод определения прочности бетона не требует уточнения результатов с помощью разрушающих вариантов, так как при отрыве бетона от конструкции вовлекаются внутренние слои, тем самым исключается основной недостаток косвенных методов. 

Ультразвуковой метод является косвенным, позволяющим определить прочностные свойства бетона за счет скорости прохождения звука через конструкцию [8, п. 3.1]. Это дает возможность исключить недостаток механических методов, так как при сквозном прозвучивании результат будет усреднен для всех слоев бетона. Исключение составляет вариант, когда невозможно по техническом причинам, применить сквозное прозвучивание, и приходится применять поверхностное, результат которого менее точен.

Список литературы

1. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.
2. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. – М.: Стандартинформ, 2014. 55 с.
3. Снегирева А.И. Методика проведения занятий по междисциплинарным программам. Сборник статей / Под ред. М.В. Шувалов, А.А Пищулев, А.К. Стрелков. – Самара: Самар. гос. тех. ун-т, 2021. – 1 электр. опт. диск. 78-я всероссийская научно-техническая конференция: Традиции и инновации в строительстве и архитектуре [Электронный ресурс]: 788 ВНТК_Строительство_СТ(4). pdf. ISBN № 978-5-7964-2328-8.
4. Снегирева А.И., Мурашкин В.Г. К вопросу обследования строительных конструкций, зданий и сооружений. Эксперт: теория и практика. 2021. № 6 (15). – с. 45-51. doi:10.51608/26867818_2021_6_45.
5. ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: Стандартинформ. 2013. – 31 с.
6. ГОСТ 28570-2019. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкции. М.: Стандартинформ. 2019. – 13 с.
7. ГОСТ 22690-2015. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. М.: Стандартинформ. 2016. – 20 с.
8. ГОСТ 17624-12. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. М.: Стандартинформ. 2014. – 16 с.