Home » Кровля » Как обеспечить надёжность кровель зданий при снеговых нагрузках

Существенное изменение климата в Арктике, с учётом его потепления, является причиной аномальных колебаний температур наружного воздуха, а также повышения снеговых нагрузок на кровлях зданий. Повышение нагрузок возникает, в том числе, из-за оттепелей, в результате таяния снега, следствием чего становится его утяжеление и образование включений наледей, наличие которых исключает хотя бы частичное сдувание снежного покров.

Как обеспечить надёжность кровель зданий при снеговых нагрузках

В большей мере это касается районов Севера, Сибири, Дальнего Востока и прилегающих к ним смежных территорий страны с затяжным зимним периодом, что приводит, зачастую, к сложным и чрезвычайным ситуациям в ходе эксплуатации объектов, и даже авариям.

Проблем возникает много, особенно в периоды частых и длительных снежных заносов. Прежде всего, они связаны с необходимостью своевременной и регулярной чистки городских магистральных и внутриквартальных дорог, подразумевающей вывоз и утилизацию больших объёмов снега.

Например, в 2017 году в Новосибирске, по данным начальника городского департамента транспорта и дорожно-благоустроительного комплекса Сергея Райхмана, только «к середине января с улиц города вывезено более 2 миллионов кубометров снега. Это больше, чем за весь прошлый год… Всего за время зимнего сезона вывезли 2650 тысяч кубометров».

Надо сказать, что работы по уборке снежного покрова с территорий, как и при устранении нависающих сугробов на карнизах кровель зданий и ликвидации сосулек — отслеживаются визуально, поэтому являются традиционно решаемыми ежегодно задачами, необходимость выполнения которых очевидна для всех и ни у кого не вызывает возражений, тем более сомнений.

Другое дело, когда речь идёт об удалении неравномерных скоплений снега с крыш (особенно в местах перепадов высот), своевременном устранении наледей, а также возможных скрытых нарушений и дефектов несущих строительных конструкций кровельных покрытий с целью обеспечения их надёжности с учётом длительной эксплуатации зданий и сооружений.

Материалы статьи могут быть рекомендованы в качестве справочного пособия для заказчиков и других заинтересованных организаций.

Техническое обслуживание объектов, а также устранение дефектов и нарушений в период эксплуатации

Многолетний опыт расследования аварий зданий, в том числе, обрушения кровельных покрытий от снеговых нагрузок, свидетельствует о том, что происходит это, как правило, не по «вине природы», а в результате элементарных нарушений при недостаточном техническом обслуживании зданий, отсутствии должного контроля за их техническим состоянием и подготовкой к сезонной эксплуатации согласно нормативным требованиям. Например, ВСН58-88(р) «Положение об организации и проведении реконструкции, ремонта и технического обслуживания зданий, объектов коммунального и социально-культурного назначения».

Контролирующим организациям необходимо учитывать, что иногда заказчики, зная о нарушениях, а также неудовлетворительном или аварийном состоянии своих объектов, не выполняют эти требования, также как и директивные указания по своевременной очистке кровли от снега.

Согласно указанному «Положению», контроль за техническим состоянием следует осуществлять путем проведения плановых (с периодичностью 3–6 месяцев) и внеплановых осмотров (например, после сильных снегопадов и других явлений стихийного характера), а также выполнения текущих ремонтов (через 2–3 года или 3–5 лет в зависимости от назначения объектов и основных конструкций). Минимальная продолжительность эффективной эксплуатации зданий до постановки на капитальный ремонт рекомендована в пределах 15–20 лет.

В перечне работ, выполняемых при проведении осмотров и текущих ремонтов, оговорена очистка кровли от снега и наледи (а также очистка её от мусора, грязи и листьев). При этом для каждого элемента здания указана продолжительность эксплуатации до капитального ремонта (замены), например, покрытия крыш (кровля):

• из оцинкованной стали — 15 лет;

• из чёрной стали—10 лет;

• из керамической черепицы — 60 лет и т. д.

То же, при нормальных и благоприятных условиях эксплуатации, для стропил и обрешетки:

• из сборных железобетонных элементов — 80 лет;

• сборных железобетонных настилов — 80 лет;

• деревянные — 50 лет.

В разделе 1 («Общие положения») дано указание о том, что изложенные нормы являются обязательными для всех организаций, но при необходимости возможно уточнение их с учётом специфики объектов, природно-климатических условий, особенности эксплуатации и т. п.

Учитывая ограничение объёма статьи, рассмотрим далее основные факторы, влияющие на надёжность кровель, чисто информационно, в виде отдельных кратких тезисов и конкретных примеров.

IMG_6430_Уборка_снега_с_крыш_(1).jpg

Уточнение снеговых нагрузок по нормативным требованиям

Эксплуатируемые объекты могли быть запроектированы и построены с учетом нормативных документов большой давности, но снеговые нагрузки должны уточняться по действующему СП 20.13330.2011. До указанного свода правил действовали три других нормативных документа (СНиП И-А.11-62, СНиП И-6-74 и СНиП 2.01.07-85*), в которые неоднократно вносились дополнения и изменения.

Это, конечно, затрудняет разбирательство по уточнению, но, в принципе, снеговые нагрузки возросли незначительно, кроме отдельных регионов с учётом повышения их по откорректированным картам районирования по снеговым нагрузкам. В особо оговорённых случаях, согласно п.10.2 СП 20, вес снегового покрова может быть уточнён по данным ближайших метеостанций Росгидромета за 25 лет наблюдений, но аналогичное указание об этом было и раньше.

При отсутствии полноты исходных данных (проектной и исполнительной техдокументации, материалов по фактическому состоянию и т. д.) необходимые меры по обеспечению надёжности эксплуатации объектов должны приниматься заказчиками с привлечением проектных организаций.

Причем в действующий СП 20 в раздел по определению снеговых нагрузок внесены отдельные изменения и дополнения, которые не всегда понятны не только заказчикам, но и проектировщикам, по сравнению с прежними нормами.

Почему, например, исключено важное указание по п.5.4 СНиП 2.01-07-85* в следующей редакции: «Варианты с повышенными местными снеговыми нагрузками, приведённые в обязательном приложении, необходимо учитывать при расчете плит, настилов и прогонов покрытий и т. д.»? Так как именно в местах снеговых мешков, как известно, плиты покрытий (или профнастил) перегружены, из-за чего происходят аварии, и на что следует обращать внимание.

IMG_3728.jpg

Расследование аварий при обрушении покрытий зданий

Технической литературы по данному вопросу имеется достаточно много. Например, «Руководство по расследованию технических причин аварии при обрушении покрытия производственного здания» (предназначено для экспертов), разработанное ЗАО ЦНИИПСК в качестве стандарта СТО 22-03-03 (Москва, 2003 г.).

Данный нормативный документ является рекомендательным, предназначен также для проектных организаций, служб, эксплуатирующих и обеспечивающих производственный контроль за состоянием основных фондов (имеется в интернете в открытом доступе). Содержит анализ наиболее типичных причин аварий стальных конструкций, покрытий, в том числе, описывает перегрузки из-за сверхнормативного сосредоточения снега, его состояния (наледи и влажности весной и т. д.).

Приведены вероятные нагрузки от снегового покрова на покрытие промышленного здания, в том числе, например, выборочно:

• Снег свежевыпавший, рыхлый — 200 — 280 кг/м3;

• уплотнённый снег — 350–400 кг/м3;

• снег мартовский — 450 кг/м3;

• лёд при 0°С —917 кг/м3;

• лёд в кусках — 600 кг/м3 и т. д. (Значения по снегу, перемешанному с пылью и т. п. — см. подлинник).

Указанные данные приведены как справочные. При расследовании аварийных ситуаций, с учётом конкретных условий, толщина снегового покрова и фактические нагрузки от него должны быть уточнены взвешиванием в местах отбора проб (согласно п.7.5 СТО 22-03-03).

Например, на двух объектах в Новосибирске в январе 2017 года фактический объёмный вес снега на покрытиях кровли гаража и рынка (определённый взвешиванием после оттаивания проб) составил порядка 300 кг/ м3. С учетом перепадов высот, перегрузка от снеговых нагрузок составила в одном случае 1,5, а в другом в 1,7 раза. В связи с чем, по результатам обследования специалистами привлечённой проектной организации, были даны рекомендации по очистке кровли от снега и последующему устранению дефектов конструкций покрытия.

снег_с_крыши.jpg

Причины некоторых других аварий и нарушений

После анализа нескольких аварий, в расследовании которых принимал участие автор статьи, были установлены следующие причины инарушения.

Образование наледи толщиной 280 мм, остальное — снег на кровле объекта в Ноябрьске.

Образование наледи из-за отсутствия пароизоляции и замачивания кровли, также на объекте на Севере (хотя основная причина аварии здесь другая: произошло разрушение ослабленного дефектного сварного соединения одного из узлов металлической фермы).

Повторно использованы металлические конструкции, бывшие в употреблении, с рекомендацией по очистке кровли от снега. Аварии не произошло. Но генеральный проектировщик ежегодно напоминает заказчику о необходимости выполнения своевременной её очистки с целью повышения надёжности покрытия.

Авария на строящемся корпусе завода ЖБИ в Анжеро-Судженске Кемеровской области произошла в конце декабря более 50 лет тому назад. Причина — самовольная замена сечений металлических затяжек типовых сборных железобетонных шпренгельных ферм на меньшее сечение. Аварийное обрушение покрытия неотапливаемого склада металлов в Прокопьевске в 60-х годах прошлого столетия (предположительно в марте месяце) из-за перегрузки в результате образования наледи неравномерной толщины (в ендовах — до 50 см со снегом).

Аварийное состояние конструкций покрытия производственного корпуса завода «Радиоприбор» в Казани в 80-х годах прошлого столетия в летних условиях в результате скопления воды во время сильнейшего ливня в ендовах кровли между типовыми железобетонными фермами сегментного очертания. Здание с парапетами на кровле, ливневые воронки не сработали, так как были забиты листвой.

Практически все приведённые примеры аварийных состояний и аварий объектов попадают под перечень их в СТО 22-03-03 (где указано около 60 возможных только основных причин).

Наиболее опасные объекты, подлежащие проверке, на которые следует обратить особое внимание:

1. Здания неотапливаемые с длительными сроками их эксплуатации (например, склады) с повышенными габаритами температурных блоков по длине, каркасные с металлическими колоннами, но сборными железобетонными фермами с металлическими затяжками и сборными плитами покрытия.

Факторы, снижающие несущую способность и надёжность:

• коррозия металла и арматуры (особенно в местах замачивания и протечек кровли);

• хрупкое разрушение стали при воздействии отрицательных температур;

• дополнительные напряжения в элементах с учетом температурных воздействий;

• возможность образования наледей из-за отсутствия утеплителя на кровле;

• отсутствие обследований в нормируемые сроки;

• динамические воздействия от крановых нагрузок и т. д. (см. СТО 22-03-03 раздел 10).

2. Здания с перепадами высот, с парапетами на кровле; то же с покрытиями из многопустотных сборных железобетонных плит больших пролётов, имеющих ограничения по несущей способности при повышенных нагрузках и т. д.

IMG_3724.jpg

Технический регламент о безопасности зданий и сооружений

Во введении нового свода правил СП 20, в отличие от СНиП прежних лет, дано указание об учёте обязательных требований Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». Этот крайне необходимый и очень важный документ был принят в декабре 2009 года Государственной Думой и одобрен Советом Федерации, после чего введён в действие за подписью президента Российской Федерации  Медведева (по истечении шести месяцев со дня официального опубликования).

Федеральный закон согласно статье 1 был принят в целях защиты жизни и здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества.

Заказчикам необходимо особо обратить внимание на следующие статьи закона, упомянутые ниже в сокращённом виде.

• Статья 15, п.10. Наличие проектной документации должно использоваться в качестве основного документа о принятии решений.

• Статья 18, п.1. В ходе эксплуатации зданий должны приниматься меры по защите от опасных природных процессов и явлений и т. д.

• Статья 25, п.1. Обеспечение водоотвода с кровли.

• Статья 36, п. п.1 и 2. О том, что безопасность зданий в процессе эксплуатации должна обеспечиваться техническим обслуживанием, проведением осмотров, контрольных проверок, мониторинга и т. д.

• Статья 38, п.1.4. О проверке в процессе эксплуатации соответствия требованиям проектной документации и подтверждения возможности дальнейшей эксплуатации.

• Статья 40, п.1. Правила обязательной оценки соответствия зданий в ходе эксплуатации, осуществляемой в форме эксплуатационного и государственного контроля (надзора).

• Статья 40, п. п.2 и 3. Оценка соответствия зданий в процессе эксплуатации осуществляется лицом, ответственным за эксплуатацию, а оценка государственного контроля — уполномоченными федеральными органами исполнительной власти и т. д. (указанные статьи Федерального закона № 384-ФЗ см. в подлиннике).

Меры по усилению персональной ответственности заказчиков и контролирующих организаций (подобно обязательной подписи ГИПа о соответствии нормам и обеспечении безопасности) учитывали горькие уроки крупной аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, произошедшей в августе 2009 года.

По сообщениям средств массовой информации, аварии строящихся и эксплуатируемых зданий по разным причинам продолжаются. Результаты официальных технических расследований, необходимые для учёта аналогичных ситуаций на других объектах, как правило, не публикуются.

Между тем обрушения кровель зданий и сооружений происходят ежегодно, иногда с тяжёлыми последствиями. Причем в целом по стране, например, в зимний период 2011 года (то есть только через два года после опубликования закона) аварии происходили через сутки или ежедневно. Спрашивается, почему так происходит? Выполнение только статей закона № 36, 38, 40 могло бы частично или полностью устранить этот беспредел, о чем ответственные лица должны быть поставлены в известность в установленном порядке.

Фото Павла Комарова

Юрий Шишков, главный конструктор ООО НГПИ

http://nsknews.info/news/166924

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *