Подбор рациональных конструктивных решений на примере ТОргово-офисного здания.

Актуальность работы.
Доступная для анализа информация о характере возникновения и процессах накопления дефектов и повреждений в железобетонных конструкциях фундаментов предоставляет возможность для следующей классификации возможных факторов, которые определяют фактические параметры его состояния:
Производственные факторы:
качество конструктивных (проектных) решений;
уровень технологического совершенства и качество изготовления и возведения строительных конструкций в конкретных условиях строительной площадки;
величина усилий, возникающих в сечениях строительных конструкций от действия фактических значений постоянной и временной нагрузки (сочетаний групп нагрузок);
Факторы окружающей среды:
сейсмические воздействия: характер, формат и продолжительность действия;
физикохимические процессы и явления, образующиеся в строительных конструкциях при их изготовлении, возведении и эксплуатации;
климатические воздействия;
состав и характер агрессивного воздействия от окружающей (воздушной, водной, грунтовой) среды;
биологические воздействия.
Возникшие при изготовлении и/или возведении дефекты и повреждения строительных конструкций продолжают своё развитие в процессе практической эксплуатации. Результатом этого процесса становится деградации структуры и целостности, снижение проектной (фактической) прочности бетона и арматурных изделий, возникновение и/или недопустимое (не предусмотренное проектным расчетом) раскрытие трещин в несущих железобетонных конструкциях.
Процесс снижения параметров несущей способности железобетонной конструкции связан с одиночными или групповыми проявлениями многочисленных и разнообразных негативных явлений (производственных факторов и факторов окружающей среды). Наиболее значительными из рассматриваемых факторов (в процессе эксплуатации) являются: многократно повторяющиеся значения временной нагрузки (снижающие запас релаксационных пластических свойств бетона); циклы попеременного замораживанияоттаивания для водонасыщенных зон строительных конструкций; коррозионные процессы в бетоне, вследствие карбонизации, капиллярной усадки, выщелачивания цементного раствора.
Снижение параметров эксплуатационной пригодности железобетонных конструкций проявляется также в уменьшении площади поперечных сечений бетонных частей и арматурных элементов (стержней и каркасов) в результате развития коррозионных процессов.
Продолжительность эксплуатации (или срока службы) заметно сказывается на эффективности функционирования железобетонных конструкций: с увеличением срока службы изменяются (ухудшаются) физические свойства материалов, возникают и развиваются различного рода эксплуатационные дефекты и повреждения, увеличивается вероятность для проявления предельных значений для комбинаций и отдельных видов нагрузки и воздействий.
Техникоэкономическое обоснование для конструктивных (проектных) решений, как правило, не включает аналитические прогнозы, ориентированные на рациональный учет фактического технического состояния (показателей состояния материалов и геометрических характеристик конструкций, факторов среды и условий эксплуатации) объекта строительства и/или его конструктивных элементов, сформированного к некоторому моменту времени, после начала его эксплуатации.
Объект исследования ― проектные решения, технологии устройстваи методы экспертизы параметров несущей способности конструкций железобетонных фундаментов.
Предмет исследования ― характеристики и параметры технического состояния сплошной железобетонной фундаментной плиты.
Цель работы― анализ влияния факторов, процессов и явлений на параметры напряженнодеформированного состояния сплошной железобетонной фундаментной плиты, вследствие накопления и развития дефектов и повреждений.
Задачи исследований:
анализ особенностей эксплуатации несущих железобетонных конструкций (на примере сплошной железобетонной фундаментной плиты) в условиях агрессивной среды, характеризуемой угрозами формирования и развития коррозионных процессов в бетоне и стальной арматуре рассматриваемой железобетонной конструкции;
характеристика эффективности применения основных способов защиты конструктивных решений фундаментов от негативных производственных факторов и агрессивности окружающей среды.
Научнотехническая гипотеза.
Рациональные конструктивные решения несущих железобетонных конструкций формируются на стадии проектирования соответствующих конструктивных систем, элементов и материалов с обязательным учетом производственных факторов, факторов окружающей среды, возможности формирования и развития деградационных процессов в условиях агрессивной окружающей среды.


Методологическая основа диссертационного исследования:
Для решения поставленных задач предусмотрено применение системного анализа, аналитических методов определения параметров технического состояния несущих железобетонных конструкций, прогнозных оценокпоказателей эффективности функционирования (коррозионной устойчивости) объекта исследований, математическое моделирование последствий развития деградационных процессов.
Научная новизна:
1. Разработана концепция влияния производственных факторов, факторов агрессивной окружающей средына уровень технического состояния несущей железобетонной конструкции.
2. Проведен анализ рационального состава защитных мероприятий, ориентированных на обеспечение проектных характеристик и функциональной эффективности сплошной железобетонной фундаментной плиты.
3. Приведены рекомендации относительно способов диагностики и мониторинга состояния (физического износа)объекта исследований.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов, заключения, списка литературы из 75 наименований.
Объём работы составляет: 87 страниц текста, 10 рисунков, 12таблиц.

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В АГРЕССИВНОЙ СРЕДЕ 8
1.1. Характеристика объекта и цель исследований 9
1.1.1. Характеристика климатических условий района расположения объекта исследований 10
1.1.2. Инженерногеологические условия строительной площадки 11
1.1.3. Характеристика генерального плана, объемнопланировочных и конструктивных решений торговоофисного здания 14
1.1.4. Особенности конструктивных решений монолитной железобетонной плиты фундамента 17
1.1.5. Состав бетонной смеси для агрессивных (кислотных) грунтов 21
1.1.6. Характеристика целей исследований 23
1.2. Коррозионные процессы в железобетоне 24
1.3. Особенности воздействия негативных факторов на бетон железобетонной конструкции 26
1.3.1. Характеристика климатических воздействий (отрицательных температур) 27
1.3.2. Характеристика образования и накопления повреждений при химических воздействиях 29
1.3.3. Характеристика коррозионных процессов при биологических воздействиях 30
1.4. Особенности воздействия негативных факторов на рабочую стальную арматуру железобетонной конструкции 31
1.5. Особенности механизма образования трещин в бетоне и влияние трещин на скорость развития коррозионных процессов 34
Выводы по ГЛАВЕ 1 36
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ ВТОРИЧНОЙ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ 37
2.1. Особенности эксплуатации сплошной фундаментной плиты 38
2.2. Анализ основных практических методов повышения функциональной эффективности фундаментных плит 41
2.2.1. Характеристика защитных антикоррозионных покрытий, наносимых на бетонную поверхность фундаментной плиты 43
2.2.2. Характеристика защитных биологически и химически стойких покрытий, наносимых на бетонную поверхность фундаментной плиты 45
2.2.3. Характеристика защитных покрытий от климатических воздействий, наносимых на бетонную поверхность фундаментной плиты 48
2.2.4. Характеристика средств, применяемых для защиты стальной арматуры 50
Выводы по ГЛАВЕ 2 55
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФУНДАМЕНТНОЙ ПЛИТЫ ТОРГОВООФИСНОГО ЗДАНИЯ 56
3.1. Диагностика состояний железобетонной фундаментной плиты в процессе эксплуатации 59
3.1.1. Оценка технического состояния конструкции фундаментной плиты инструментальными методами 64
3.1.2. Оценка технического состояния конструкции фундаментной плиты по внешним признакам при натурных обследованиях 68
3.2. Методы повышения функциональной эффективности железобетонной фундаментной плиты торговоофисного здания 73
3.2.1. Способы повышения долговечности и коррозионной устойчивости фундаментной плиты на этапе проектирования 76
3.2.2. Способы повышения долговечности и коррозионной устойчивости фундаментной плиты на этапе возведения 81
3.2.3. Способы повышения долговечности и коррозионной устойчивости фундаментной плиты на этапе эксплуатации 83
Выводы по ГЛАВЕ 3 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
Список использованной литературы 90

В диссертации проведен анализ конструктивного решения несущей железобетонной конструкции в формате сплошной фундаментной плиты для торговоофисного здания, возводимого в конкретных условиях существующего участка застройки (строительной площадки) по адресу: город Ставрополь, проспект Кулакова, 15.
В ходе работы над материалами диссертации решены все поставленные научные задачи исследований и положения научнотехнической гипотезы. Снижение функциональной эффективности (в формате дефектов и повреждений) конструктивных элементов (бетона, стальной рабочей и конструктивной арматуры) являются последствиями проявлений соответствующих аварийных факторов: ошибок, отклонений и неправильных действий при проектировании, изготовлении и эксплуатации сплошной фундаментной плиты. Рациональность конструктивного решения железобетонных фундаментов заключается в разработке комплекса мероприятий, которые полностью (или практически полностью) устраняют риски катастрофических (необратимых) последствий проявления аварийных факторов.
В результате проведения исследований получены следующие результаты.
1. Проведен аналитический обзор действующих нормативных положений по проектированию конструктивных решений (конструктивных и строительных систем) для торговоофисных зданий, как строительных объектов гражданского назначения.
2. Рассмотрены особенности конструктивных решений сплошной монолитной железобетонной плиты фундамента, основным назначением которой является функция перераспределения и передачи нагрузки (постоянной и временной) от торговоофисного здания на грунтовое основание строительной площадки.
3. Выполнен анализ основных природноклиматических характеристик, инженерногеологических условий, объемнопланировочных и конструктивных решений объекта исследований ― торговоофисного здания, расположенного в условиях существующей застройки города Ставрополь, проспект Кулакова, 15.
4. Рассмотрены условия и предпосылки для формирования и развития коррозионных процессов основных строительных материалов (бетона и стальной арматуры) в структуре железобетонных конструкций. Определены признаки присутствия коррозионных явлений различной физической природы.Выявлены основные виды агрессивного воздействия со стороны внешней среды (слоёв грунтового основания), которые способствуют формированию и развитию коррозионных процессов в элементах фундаментной плиты здания.
5. Рассмотрены особенности формирования и развития деструктивных коррозионных процессов в конструкциях фундаментов, вызванных недостаточно точным учётом возможности их проявления на стадии проектирования (первичной защиты).
6. Проведен анализ особенностей применения методов защиты конструктивных решений (структуры бетона и элементов рабочей стальной арматуры) фундаментной плиты от химических, биологических и природноклиматических воздействий (вторичной защиты).
7. Проведен анализ современных методов получения информации о техническом состоянии несущих железобетонных конструкций. Особое внимание уделено оценке эффективности проведения диагностики при помощи инструментальных и натурных (визуальных) способов обследования для получения данных о параметрах фактического состояния фундаментной плиты.
8. Дана характеристика основных показателей, определяющих функциональную эффективность рассматриваемой железобетонной конструкций и средств, необходимых для проведения их диагностики и контроля состояния.
9. Рассмотрены методы повышения показателей функциональной эффективности, долговечности и коррозионной стойкости , которые доступны для реализации на основных этапах жизненного цикла фундаментной плиты торговоофисного здания.

1. Алексеев С.Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне. ― М.: Госстрой СССР. 1968. ― 225 с.
2. Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модры С.П., Шиссель Л.Т. Долговечность бетона в агрессивных средах. ― М.: Стройиздат. 1990. ― 320 с.
3. Алмазов В.О. и другие. Прогнозирование поведения железобетонных конструкций при сложных воздействиях природного и техногенного характера. // Известия вузов. Строительство и архитектура. ― 1994. ― №11. ― С. 16−21.
4. Альбрехт Р. Дефекты и повреждения строительных конструкций. ― М.: Стройиздат. 1979. ― 207 с.
5. Анисимов А.А., Александрова И. Ф. О химических механизмах действия фунгицидов. // Биоповреждения в промышленности. ― Горький: Горьковский государственный университет. 1983. С.7−17.
6. Бадахова Г.К., Кнутас А.В. Ставропольский край: современные климатические условия. ― Ставрополь: ГУП СК «Краевые сети связи». 2007. ― 272 с.
7. Баргов Е. Г. Разработка и исследование биостойких материалов ячеистой структуры и изделий на их основе: диссертация кандидата технических наук: 05.23.05 / Баргов Евгений Геннадьевич ― Саранск: 2001. ― 173 с.
8. Бедов А.И., Сапрыкин В.Ф. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий. ― М.: Издательство АСВ. 1995. ― 192 с.
9. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. ― М.: Госстройиздат. 1961. ― 176 с.
10. Бланчник Р.Г., Занова В.Т. Микробиологическая коррозия. ― М.: Химия.
1965. ― 256 с.
11. Блохин Д.Е., Вознесенский А.С., Кудинов И.И. Опыт использования геофизических методов для оценки фактических конструктивных параметров железобетонных фундаментных плит. // Горный информационно−аналитический бюллетень (научно−технический журнал). ― 2011. ― №2. ― С. 283−290.
12. Бойко М.Д. Диагностика повреждений и методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. ― Л.: Стройиздат. 1977. ― 336 с.
13. Бондаренко С.В., Санжаровский Р.С. Усиление железобетонных конструкций при реконструкции зданий. ― М.: Стройиздат. 1990. ― 365 с.
14. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерное приложение. ― М.: Высшая школа. 2000. ― 383 с.
15. Гарибов Р. Б. Сопротивление железобетонных элементов конструкций воздействию агрессивных сред: диссертация кандидата технических наук: 05.23.01 / Гарибов Рафаил Баширович ― Саратов: 2002 ― 280 с.
16. ГОСТ 10178–85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. ― М.: Госстрой СССР. 1985. ― 8 с.
17. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. ― М.: Госстрой СССР. 1980. ― 76 с.
18. ГОСТ 23732–2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия. ― М.: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. 2012. ― 16 с.
19. ГОСТ 27006–86. Бетоны. Правила подбора состава. ― М.: Госстрой СССР. 1986. ― 6 с.
20. ГОСТ 27751–2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. ― М.: Стандартинформ. 2015. ― 16 с.
21. ГОСТ 8267–93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. ― М.: Госстрой России. 1994. ― 17 с.
22. ГОСТ 8736–2014. Песок для строительных работ. Технические условия. ― М.: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. 2014. ― 12 с.
23. ГОСТ Р 53778−2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. ― М.: Стандартинформ. 2010. ― 66 с.
24. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 №190Ф3 (редакция от 24.11.2014).
25. Гузеев Е. А. Основы расчета и проектирования железобетонных конструкций повышенной стойкости в коррозионных средах: диссертация доктора технических наук: 05.23.01 / Гузеев Евгений Андреевич ― М.: 1981 ― 365 с.
26. Гузеев Е.А., Леонович С.Н., Милованов А.Ф. и другие. Разрушение бетона и его долговечность. ― Минск: Тыдзень. 1997. ― 170 с.
27. Гусакова Е. А. Системотехника организационнотехнологических циклов объектов строительства: диссертация доктора технических наук: 05.23.08 / Гусакова Елена Александровна ― М.: 2004. ― 370 с.
28. Гучкин И.С. Диагностика повреждений и восстановление эксплуатационных качеств конструкций. ― М.: Издательство АСВ. 2001. ― 172 с.
29. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. ―М.: Стройиздат. 1981. ― 319 с.
30. Дикман Л.Г. Организация строительного производства. ― М.: Издательство Ассоциации строительных вузов. 2006. ― 608 с.
31. Дроздов П.Ф., Додонов М.И., Паныпин Л.Л., Саруханян Р.Л. Проектирование и расчет многоэтажных гражданских зданий и их элементов: Учебное пособие для вузов. ― М.: Стройиздат. 1986. ― 351 с.
32. Зарецкий Ю.К., Карабаев М.И. Влияние последовательности возведения близкорасположенных высотных зданий на осадки и крен фундаментных плит. // Вестник МГСУ. ― 2006. ― №1. ― С. 50−56.
33. Иванов Ф.М., Горшин С.Н. Биоповреждения в строительстве. ― М.: Стройиздат. 1984. ― 242 с.
34. Ильичев В.Д. Биоповреждения. — М.: Высшая школа. 1987. — 352 с.
35. Карпенко С. Н. Модели деформирования железобетона в приращениях и методы расчёта конструкций: диссертация доктора технических наук: 05.23.01 / Карпенко Сергей Николаевич ― М.: 2010 ― 375 с.
36. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. ― М.: ЮНИТИ−Дана. 2002. ― 543 с.
37. Крылов С.М. Перераспределение усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях. ― М.: Стройиздат. 1964. ― 168 с.
38. Лужин О.В. и др. Обследование и испытание сооружений. ― М.: Стройиздат. 1987. ― 269 с.
39. Мальганов А.И., Плевков В.С., Полищук А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий: Атлас схем и чертежей. ― Томск: Томский межотраслевой ЦНТИ. 1990. ― 316 с.
40. Межнякова А. В. Вероятностный расчет железобетонных элементов конструкций с учетом воздействия хлоридсодержащих сред: диссертация кандидата технических наук: 05.23.01 / Межнякова Анна Владимировна ― Саратов: 2011 ― 351 с.
41. МешечекВ.В., Ройтман А.Г. Капитальный ремонт, модернизация и реконструкция жилых зданий. ― М.: Стройиздат. 1987. ― 322 с.
42. Монич Д.В., Щеголев Д.Л., Крупеня Т.С. Конструирование жилых зданий основных строительных систем. Учебное пособие. ― Нижний Новгород: ННГАСУ. 1983. ― 233 с.
43. Москвин В.М. Коррозия бетона. ― М. Издательство литературы по строительству и архитектуре. 1952. ― 342 с.
44. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона. Методы их защиты. ― М.: Стройиздат. 1980. ― 536 с.
45. Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: материалы IV Международной научно−технической конференции (12−14 мая 2005 г.): [в 4 ч.] / [редколлегия:В. А. Игнатьев и др.].― Волгоград: Волгоградский государственный архитектурно−строительный университет. 2005.
46. Пирадов К.А., Гузеев Е.А. Механика разрушения железобетона. ― М.: НИИЖБ. 1998. ― 110 с.
47. Порывай Г.А. Техническая эксплуатация зданий. Учебник для вузов. ― М.: Стройиздат. 1990. ― 369 с.
48. Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании. ― М.: Издательство АСВ. 1998. ― 302 с.
49. РД 22−01−97. Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями). ― М.: Стандартинформ. 2015. ― 16 с.
50. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций зданий и сооружений. ― М.: Стройиздат. 1989. ― 104 с.
51. Рубенчик Л.И. Микроорганизмы как фактор коррозии бетона и металлов. ― Киев: Издательство АН УССР. 1950. ― 227 с.
52. Руфферт Г. Дефекты бетонных сооружений. ― М.: Стройиздат. 1987. ― 111 с.
53. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно−сложных систем. ― СПб.: Политехника. 2000. ― 304 с.
54. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. ― М.: Физматлит. 2001. ― 320 с.
55. Серов В.М., Нестерова Н.А., Серов А.В. Организация и управление в строительстве. ― М.: Издательский центр Академия. 2008. ― 428 с.
56. СНиП 3.01.04–87. Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Общие положения. ― М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1987. ― 24 с.
57. СНиП 3.04.03–85. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.― М.: Госстрой СССР. 1985. ― 32 с.
58. СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. ― М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2004. ― 29 с.
59. СП 11–105–97. Инженерно−геологические изыскания для строительства. Часть I.. Общие правила производства работ. ― М.: Госстрой России. 1997. ― 28/56 с.
60. СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. ― М.: Министерство регионального развития Российской Федерации. 2012. ― 124 с.
61. СП 2.13330.2009. Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости на объектах защиты. ― М.: Министерство регионального развития Российской Федерации. 2009. ― 23 с.
62. СП 20.13330.2012. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. ― М.: Министерство регионального развития Российской Федерации. 2010. ― 96 с.
63. СП 28.13330.2012. Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85. ― М.: Министерство регионального развития Российской Федерации. 2011. ― 99 с.
64. СП 4.13330.2013. Системы противопожарной защиты. Ограничения распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям. ― М.: Министерство регионального развития Российской Федерации. 2013. ― 89 с.
65. СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. ― М.: Минрегион России. 2011. ― 145 с.
66. СП 52–103–2007. Железобетонные монолитные конструкции зданий. ― М.: ФГУП НИЦ Строительство Росстроя. 2007. ― 18 с.
67. СП 70.13330.2012. Несущие и ограждающие конструкции. ― М.: Минрегион России. 2012. ― 280 с.
68. Степанов И.С. Экономика строительства. ― М.: ЮрайИздат, 2007. ― 620 с.
69. Степанов С. Н. Прогнозирование долговечности железобетонных конструкций, работающих в агрессивных средах с учетом коррозионного износа рабочей арматуры: диссертация кандидата технических наук: 05.23.01 / Степанов Сергей Николаевич ― Нижний Новгород: 2005 ― 213 с.
70. Физдель И.А. Дефекты в конструкциях, сооружениях и методы их устранения. ― М.: Стройиздат. 1987. ― 336 с.
71. Хромец Ю.Н. Совершенствование объемнопланировочных и конструктивных решений промышленных зданий. ― М.: Стройиздат, 1986. ― 351 с.
72. Яковлев В. В. Прогнозирование коррозионной стойкости бетона и железобетона в агрессивных жидких и газовых средах: диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук: 05.23.05 / Яковлев Владимир Валентинович. ― Уфа: 2000. ― 411 с.
73. BS 7543. Guide to Durability and Building Elements, Production and Components. — London: British Standards Institution (BSI). 1992. — 48 p.
74. Beeby M.W. Design for life. Proceedings of the International Congress: Concrete 2000. Economical and durable costructions through excellence. ― Dundee: 1994. P.37−51.
75. EN 1992−1−1. Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1.General Rules and rules for buildings. ― Brussels: CEN. December 1991. ― 253 p.