Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1 Роль реконструкции зданий в решении социальных, градостроительных и архитектурных задач.
Функции, права и обязанности строителей:
- градостроительная деятельность - планирование, проектирование, разработка генеральных планов, контроль осуществления мер по обустройству территории как среды жизнедеятельности человеческих сообществ;
- архитектурная деятельность – создание функционально, технологически и эстетически обусловленного пространственного образа объекта недвижимости как части среды жизнедеятельности человека, разработка проектной документации;
- строительная деятельность – осуществление практических решений, принятых в архитектурной или инженерной проектной документации.
В зависимости от численности населения городские и сельские населенные пункты подразделяются следующим образом:
- сверхкрупные города (свыше 3 млн человек);
- крупнейшие города (от 1 до 3 млн чел.);
- крупные города (от 250 тысяч до 1 млн. чел.);
- большие города (от 100 тысяч до 250 тысяч чел.);
- средние города (от 50 тыс. до 100 тысяч чел.);
- малые города и поселки (до 50 тысяч);
- крупные сельские нас. пункты (свыше 5 тысяч чел.);
- большие сельские нас. пункты ( от1 тысячи до 5 тысяч чел.);
- средние сельские нас. пункты ( от 200 чел. до 1 тысячи чел.);
- малые сельские нас. пункты ( мнее 200 чел.);
Цель реконструкции жилого фонда заключается в его переустройстве для улучшения планировочного решения, повышения степени благоустройства инженерного оборудования зданий, создания квартир для посемейного заселения, отвечающих современным социологическим и демографическим требованиям. При реконструкции жилой застройки всесторонне учитываются социальные и градостроительные ее задачи, а также экономическая и техническая эффективность ее осуществления.
Социальные задачи реконструкции заключаются в коренном обновлении застройки и планировочной структуры жилого фонда. Эти задачи предусматривают улучшение и постепенное выравнивание условий жизни населения в старых и новых городских районах, которые должны удовлетворять современным и перспективным требованиям.
Градостроительные задачи реконструкции заключаются в улучшении планировочной структуры города, оздоровлении городской среды, повышении архитектурно-пространственных качеств застройки, совершенствовании сети магистралей улиц, площадей, транспортных и пешеходных связей, а также в упорядочении систем инженерного оборудования и коммунального хозяйства.
2 Основные положения реконструкции жилой застройки
В настоящее время существует следующее определение реконструкции:
Реконструкция жилого дома — переустройство жилого дома с целью совершенствования его объемно-планировочных решений и архитектурных качеств (с осуществлением перепланировки квартир, секций, этажей или нежилых помещений, в том числе с изменением их функционального назначения), а также конструктивно-технических и инженерно-технических решений с учетом современных требований при изменении объема жилого дома — путем пристройки новых объемно-планировочных элементов, в том числе квартир или их помещений, лестнично-лифтовых узлов, помещений нежилого назначения, а также надстройки (в том числе мансардным этажом) или разборки частей жилого дома.
Физический износ здания — снижение технических и эксплуатационных показателей конструктивных элементов и инженерных систем в результате накопления неисправностей и потери их работоспособности.
Моральный износ здания — снижение основных эксплуатационных качеств и внешней привлекательности в результате повышения социальных, нормативных и потребительских требований.
Реконструкция здания — изменение объемно-планировочной структуры здания, а также его конструктивно-технических решений с целью устранения физического и морального износа.
Реконструкция застройки — изменение планировочной структуры территорий с целью повышения эффективности ее функционирования.
Капитальный ремонт здания — комплекс мероприятий по устранению физического и морального износа конструктивных элементов и инженерных систем.
Модернизация здания — усовершенствование архитектурно-планировочных и инженерно-технических решений с целью повышения комфортности нахождения (проживания) людей без изменения его объема и функционального назначения.
Реновация — частичный или полный снос жилищного фонда (здания) с последующей подготовкой территории (участка) для нового строительства на высвобождаемой территории.
Техническая эксплуатация здания — содержание здания в работоспособном состоянии, его техническое обслуживание, обследование, аварийный и текущий ремонты.
3 Основные положения реконструкции исторической части города.
Целью реконструкции районов исторической застройки является сохранение и восстановление исторической городской среды как важнейшей составляющей историко-культурного наследия, обеспечивающей индивидуальность и архитектурно-художественное своеобразие города, эффективное использование заключенного в этой среде социально-культурного и градоформирующего потенциала, создание комфортных условий проживания и нормальной жизнедеятельности в районах исторической застройки, при обеспечении технологичности и экономичности реконструктивных мероприятий.
Порядок проектирования комплексной реконструкции районов исторической застройки включает следующие основные стадии:
Проект реконструкции разрабатывается на часть или на всю территорию исторической застройки города, определяемую проектом детальной планировки или в результате специальных обоснований. Эскизный проект объекта комплексной реконструкции разрабатывается для отдельных участков района исторической застройки - кварталов, групп кварталов, улиц, площадей, ансамблей, комплексов.
Перспективные программы комплексной реконструкции районов исторической застройки городов разрабатываются на основании изучения существующего состояния исторических городов и потенциальных возможностей сохранения и реконструкции их застройки, с учетом проектов и схем районной планировки и схем расселения, и в увязке с другими народнохозяйственными долгосрочными программами.
4 Срок службы зданий и их фактический износ.
Под сроком службы конструкций понимается календарное время, в течение которого под воздействием разных факторов они приходят в состояние, когда дальнейшая эксплуатация становится невозможной, а восстановление — экономически нецелесообразным.
Срок службы здания определяется сроком службы несменяемых конструкций: фундаментов, стен, каркасов.
Нормативный срок службы устанавливается СНиПом и является усредненным показателем, который зависит от капитальности зданий.
Здания и сооружения независимо от их класса и капитальности в процессе эксплуатации подвергаются материальному и моральному износу.
Степень материального износа здания и отдельных его частей зависит от физических свойств материалов, использованных при его строительстве, от характера и геометрических размеров конструкций, особенностей расположения здания на местности, условий эксплуатации и других факторов.
В большинстве случаев моральный износ наступает раньше, чем материальный.
К признакам морального износа жилых зданий относятся: несоответствие планировки квартир современным требованиям и нормам (в одной квартире проживает несколько семей, имеются проходные и темные комнаты, санитарные узлы не благоустроены); несоответствие инженерного оборудования дома современным требованиям и нормам; переуплотненность застройки жилых кварталов; недостаточное благоустройство и озеленение жилых кварталов.
Экономический срок службы — это примерный срок, по истечении которого требуется либо полная реконструкция здания, либо замена конструкций. Экономический срок службы рассматривают в расчете норм амортизации и эффективности расходования средств на ремонт.
5 Долговечность и износ производственных зданий.
Под долговечностью понимается способность зданий и их элементов сохранять во времени заданные качества в определенных условиях при установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций. Долговечность характеризуется временем, в течение которого в сооружениях, с перерывами на ремонт, сохраняются эксплуатационные качества на заданном в проекте (нормами) уровне; она определяется сроком службы не сменяемых при капитальном ремонте конструкций: фундаментов, стен, железобетонных перекрытий, колонн — кровля, полы, оконные переплеты, инженерное оборудование зданий — обычно имеют меньшие сроки службы и поэтому они, во-первых, периодически защищаются покрытиями и, во-вторых, по мере износа заменяются или восстанавливаются.
Различают физическую и моральную, или технологическую, долговечность.
^ Физическая долговечность зависит от физико-технических характеристик конструкций: прочности, тепло- и звукоизоляции, герметичности и других параметров.
^ Моральная долговечность зависит от соответствия здания своему — назначению по размерам, благоустройству, архитектуре и т. п.
различают еще оптимальную долговечность, т. е. срок службы здания, в течение, которого экономически целесообразно его восстанавливать однако наступает такой срок, когда затраты на восстановление становятся нецелесообразными, ибо превышают стоимость строительства нового здания.
6 Этапы реконструкции. Анализ планировочной структуры промышленных предприятий.
Реконструкция зданий и сооружений выполняется на протяжении нескольких последовательных этапов.
Первый этап изучение общей ситуации, принимаются решения по поводу перечня необходимых работ и мероприятий.
На втором этапе реконструкции выполняется обследование здания или сооружения. Помимо визуального осмотра объекта, в ходе обследования необходимо также провести тщательное инструментальное исследование имеющихся дефектов, а также изучение в лабораторных условиях образцов грунта и материалов. По результатам проведенного обследования составляется подробный отчет, на основе которого принимаются дальнейшие решения по реконструкции.
На следующем этапе выполняется разработка проекта реконструкции здания или сооружения.
Следующим этапом реконструкции считается реализация утвержденного проекта.
В завершении процесса реконструкции здания или сооружения выполняются необходимые пуско-наладочные работы.
7 Цели и задачи реконструкции промышленных предприятий.
При реконструкции производственных зданий решаются следующие основные задачи:
- приведение объемно-планировочной структуры здания в соответствие с потребностями модернизируемого или вновь размещаемого производства, а в случае изменения функционального назначения здания с требованиями вновь располагаемых цехов или служб;
- повышение эксплуатационных качеств существующих несущих и ограждающих конструкций в соответствии с новыми требованиями производства;
- изменение основных строительных параметров здания (конфигурации, плана, высот помещений, сетки колонн), связанное с развитием производства, а также с условиями проведения реконструктивных строительных работ, в том числе без остановки технологического процесса;
- модернизация инженерных систем для обеспечения потребностей модернизируемого производства и создания требуемых нормами условий труда работающих;
- совершенствование архитектурно-художественных качеств здания и его интерьеров с учетом современных требований к общей композиции предприятия и промышленной эстетики.
Реконструкция действующих предприятий — это переустройство существующих цехов и объектов основного, подсобного и обслуживающего назначения, как правило, без расширения имеющихся зданий и сооружений основного назначения, связанное с совершенствованием и повышением технико-экономического уровня на основе достижений научно-технического прогресса и осуществляемое по комплексному проекту на реконструкцию предприятия в целях увеличения
Реконструкция действующих предприятий — это переустройство существующих цехов и объектов основного, подсобного и обслуживающего назначения, как правило, без расширения имеющихся зданий и сооружений основного назначения, связанное с совершенствованием и повышением технико-экономического уровня на основе достижений научно-технического прогресса и осуществляемое по комплексному проекту на реконструкцию предприятия в целях увеличения производственных мощностей, улучшения качества и изменения номенклатуры продукции, в основном без увеличения численности работающих при одновременном улучшении условий их труда и охраны окружающей среды.
Техническое перевооружение действующих предприятий — это комплекс мероприятий по повышению технико-экономического уровня отдельных производств, цехов и участков на основе внедрения передовой техники и технологии, механизации и автоматизации, модернизации и замены устаревшего и физически изношенного оборудования новым более производительным, а также по совершенствованию общезаводского хозяйства и вспомогательных служб.
Расширение действующих предприятий — это строительство дополнительных и новых производств, расширение существующих цехов и объектов основного, подсобного и обслуживающего назначения на территории или примыкающих к ней площадках с целью создания дополнительных или новых производственных площадей, а также строительство филиалов и производств, входящих в состав этих предприятий, которые после ввода в эксплуатацию не будут находиться на самостоятельном балансе
9 Параметры оценки принятых проектных решений при реконструкции промышленных предприятий.
Проектная документация для строительства предприятий, зданий и сооружений разрабатывается на основе задания на проектирование. Задание на проектирование устанавливает основные требования и ограничения к проекту с учетом его отраслевой принадлежности и вида строительства.
Вместе с заданием на проектирование заказчик выдает проектной организации исходные материалы, необходимые для выбора архитектурно-планировочных и конструктивных решений, присоединения проектируемых объектов к источникам снабжения, инженерным сетям и коммуникациям и др.
Реконструкция считается целесообразной, если затраты на их проведение не превышают 70 % стойкости нового здания, но это не относя к случаю, когда речь идет о модернизации и восстановлении зданий, являющихся историческими или архитектурными памятниками.
10 Оценка технического состояния здания и их конструктивных элементов. Аппаратура при инструментальном исследовании.
Обследование зданий выполняется с целью установления их пригодности к нормальной эксплуатации или необходимости ремонта, восстановления, усиления или ограничений в эксплуатации, как отдельных конструкций, так и зданий в целом, в соответствии с требованиями ГОСТ
Обследования проводятся при реконструкции или реставрации зданий, при длительном перерыве (более одного года) в строительстве зданий, при обнаружении в конструкциях дефектов и повреждений, при авариях, а также при изменении нагрузок или функционального назначения здания.
Контролируемыми параметрами здания являются: габаритные размеры, этажность, высота этажа; конструктивная схема; тип и глубина заложения фундаментов; нагрузки и воздействия; общий крен, размеры между осями основных конструктивных элементов (пролет, шаг колонн, балок, ферм), отметки характерных узлов, расстояния между узлами и т. д.; геометрические размеры конструктивных элементов; конструкции узлов и стыков, типы и материал несущих и ограждающих конструкций.
Контролируемыми параметрами для ж/б являются: геометрические размеры; ширина раскрытия трещин; вид арматуры; прогибы; толщина защитного слоя бетона; прочность бетона конструкций; проницаемость бетона; щелочность бетона; морозостойкость бетона; диаметры, количество и расположение арматуры; прочность арматуры; состояние стыков или узлов сборных конструкций.
|
Объемная деформация здания |
Прогибы и перемещения |
Прочность бетона |
Прочность раствора |
Скрытые дефекты материала конструкции |
Глубина трещин в бетоне и каменной кладке |
Ширина раскрытия трещин |
Плотность бетона, камня и сыпучих материалов |
|
Нивелиры Теодолиты |
Нивелиры. Прогибомеры механического действия. Жидкостные прогибомеры |
Молоток Физделя, молоток Кашкарова, пружинистые приборы |
Склерометр |
Ультразвуковые приборы |
Молоток, зубило, линейка |
Щуп, линейка, штангенциркуль |
Источники ультразвукового излучения |
11 Диагностика конструкций: деформация, дефектоскопия конструкций, определение прочности несущих конструкций.
Диагностика конструкций — отрасль знаний, устанавливающая и изучающая признаки, которые свидетельствуют о наличии дефектов в конструкциях; определяющая технич. состояние конструкций; выявляющая места неисправности или отказа; прогнозирующая технич. состояние конструкций, а также разрабатывающая методы и средства их определения, принципы построения и организации использования систем диагностирования.
- деформация здания (сооружения) - изменение геометрии (формы и размеров), а также потеря устойчивости (осадка, сдвиг, крен и др.) здания или сооружения, причиной подобных изменений выступают различные внешние или внутренние нагрузки и воздействия;
Ультразвукова́я дефектоскопи́я — метод исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5 — 25 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования — ультразвукового дефектоскопа.
В бетонных и железобетонных конструкциях прочность бетона определяют механическими методами неразрушающего контроля , ультразвуковым методом, а также методами определения прочности по образцам, отобранным из конструкций, по и приложению.
12 Дефекты и повреждения строительных конструкций. Причины их возникновения.
В общем виде повреждения несущих конструкций зданий могут характеризоваться как:
• осадочные, вызванные деформациями оснований фундаментов;
• конструктивные, связанные с особенностями схем зданий, узлов, условиями передачи и перераспределения нагрузок;
• температурно-влажностные, зависящие от технологических режимов изготовления изделий, качества монтажа, соблюдения нормативных требований по содержанию;
• износовые, связанные с изменением свойств материалов конструкций во времени;
• эксплуатационные, вызванные несоблюдением нормативов и требований по техническому обслуживанию и ремонту конструкций.
Отдельно следует учитывать повреждения чрезвычайного характера, вызванные стихийными бедствиями.
Указанные повреждения могут проявляться как самостоятельные, так и в сочетании. Они могут относиться к зданию в целом и к отдельным элементам и даже отдельным участкам конструкций или узлов.
Причинами таких повреждений могут быть: ошибки проектирования; несоблюдение требований стандартов при изготовлении деталей на заводах; низкое качество строительно-монтажных работ; длительная эксплуатация, естественное старение материалов и конструкций; несоблюдение требований «Правил и норм технической эксплуатации жилищного фонда».
Отдельную группу повреждений представляют последствия стихийных бедствий: пожары, взрывы, землетрясения, наводнения, оползни. При этих явлениях часто имеет место «прогрессирующее» обрушение, когда конструкции, не поврежденные при собственно стихийном воздействии, разрушаются от падения на них разрушенных (поврежденных) конструкций.
13 Дефекты и повреждения ж/б конструкций. Методы защиты.
Дефекты (отклонения от нормативных требований) необходимо разделять на следующие типы: дефекты, указывающие на угрозу снижения или необеспечения несущей способности; дефекты, недопустимые с позиций пригодности конструкций к нормальной эксплуатации.
Одним из наиболее характерных дефектов бетонных и железобетонных конструкций являются трещины. В зависимости от категории трещиностойкости, связанной с условиями эксплуатации, видом (классом) арматуры, напряженным состоянием сечений (растяжение, сжатие) и продолжительностью раскрытия, предельно допустимая ширина раскрытия трещин в условиях неагрессивной среды колеблется от аcrc ≤ 0,1 мм до аcrc ≤ 0,4 мм. Для 1-й категории трещиностойкости образование трещин вообще не допускается.
Физико-механические повреждения: трещины, появившиеся в эксплуатационный период, можно разделить на следующие виды: трещины, возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов или неправильности расчета статически неопределимой системы на температурные воздействия; трещины, вызванные неравномерностью осадок грунтового основания, обусловленные силовыми воздействиями.
Физико-химические повреждения, коррозия арматуры, коррозия бетона.
14 Характеристика повреждений строительных конструкций при пожарах.
При кратковременном температурном воздействии, характерном во время пожара, тяжелый бетон при температурах 60 и 90 °С снижает призменную прочность на 35 и 21 %. Существенные изменения физико-механических свойств под влиянием высокой температуры происходят и у стальной арматуры.
Воздействие высокой температуры на железобетонные конструкции приводит к резкому снижению сцепления арматуры с бетоном. При нагреве до 100 °С сцепление гладкой арматуры с бетоном уменьшается на 25 %, а при 450 °С — сцепление нарушается полностью. Нагрев до 200 °С железобетонных конструкций с горячекатаной арматурой периодического профиля практически не снижает сцепления, но при более высоких температурах происходит снижение величины сцепления, которое достигает 25 % при 450 °С.
Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления ее с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300 °С или после действия пожара.
15 Трещины в железобетонных конструкциях ( плита, балка, колонна). Причины образования.
Так, в изгибаемых элементах, работающих по балочной схеме, возникают трещины, перпендикулярные (нормальные) продольной оси, вследствие появления растягивающих напряжений в зоне действия максимальных изгибающих моментов, и трещины, наклонные к продольной оси, вызванные главными растягивающими напряжениями в зоне действия существенных перерезывающих сил и изгибающих моментов (рис. 5.1).
Рис. Характерные трещины в изгибаемых железобетонных элементах, работающих по балочной схеме:
1 — нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента; 2 — наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы; 3 — трещины и раздробление бетона в сжатой зоне элемента.
Нормальные трещины имеют максимальную ширину раскрытия в крайних растянутых волокнах сечения элемента. Наклонные трещины начинают раскрываться в средней части боковых граней элемента — в зоне действия максимальных касательных напряжений, а затем развиваются в сторону растянутой грани.
Рис. Характерные трещины по нижней поверхности плит:
а - работающих по балочной схеме при l2/l1 ≥ 3; б – опертых по контуру при l2/l1 < 3; в – то же, при l2/l1 = 1; г – опертых по трем сторонам при l3/l1 ≤ 1.5; д – то же, при l3/l1 > 1.5
Рис. Трещины по всей высоте сечений элементов, изгибаемых в двух плоскостях
Рис. Трещины в опорной части предварительно напряженного эле-мента:
1 — при нарушении анкеровки напряженной арматуры; 2 — при недостаточности косвенного армирования сечения на действие усилия обжатия.
16 Дефекты и повреждения каменных конструкций. Причины образования трещин.
Основными причинами возникновения дефектов каменных конструкций являются:
17 Дефекты и повреждения металлических конструкций. Причины образования.
18 Основные принципы проектирования усиления железобетонных и каменных конструкций.
Вопросы № 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27.
19 Особенности расчетов при проектировании реконстркуции.
Конструкции должны рассчитываться с учетом реальных, в том числе наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.
Различают:
основные сочетания, которые включают постоянные, длительные и кратковременные нагрузки
особые сочетания, включающие постоянные, длительные, возможные кратковременные и одну из особых нагрузок.
При расчете на основные сочетания первой группы учитывают постоянные, длительные и одну (обычно самую неблагоприятную) временную нагрузку; при расчете на основные сочетания второй группы учитывают постоянные, длительные и 2...3 кратковременные нагрузки, причем последние умножаются на коэффициент сочетаний, равный 0,9. )
Нормативные и расчетные характеристики материалов старых конструкций определяются по результатам испытаний неразрушающими или разрушающими методами. Те же характеристики для элементов усиления — по рекомендациям соответствующих норм проектирования. При этом должны учитываться соответствующие коэффициенты условий работы конструкции.
При расчете конструкций на дополнительные нагрузки необходимо учитывать существующие фактические прогибы и деформации, а также наличие трещин в сжатой и растянутой зонах, которые оказывают существенное влияние на деформативность элементов. При расчете конструкций по второй группе предельных состояний общий прогиб конструкций суммируется из существующего к моменту приложения нагрузки и дополнительного. Общий прогиб не должен превышать допустимый для проектируемого типа конструкции.
20 Способы усиления многопустотных плит перекрытия. Конструирование и принципы расчета.
Сборные железобетонные пустотные плиты могут усиливаться с использованием пустот. Для этого сверху в зоне расположения канала пробивают полку и устанавливают арматурный каркас. При усилении только опорной части плиты каркасы располагаются на части ее пролета, а при необходимости усиления по нормальному и наклонному сечениям — по всей длине плиты. После этого канал заполняют пластичным бетоном на мелком щебне и плиту рассчитывают с учетом дополнительной арматуры
21 Способы усиления сборных ребристых плит перекрытия. Конструирование и принцип расчета.
22 Усиление плит покрытия. Конструирование и принцип расчета.
23 Усиление ж/б балок. Конструирование и принцип расчета.
Важным обстоятельством при выборе метода усиления является характер трещин, образующихся на боковой поверхности балок. Так, балки с чрезмерно раскрытыми нормальными трещинами усиливаются в пролете подведением упругих или жестких опор или подваркой дополнительной арматуры, а балки с наклонными трещинами - стальной обоймой или кронштейнами.
Усиление производится в следующем порядке:
- устраиваются опоры под конструкцию усиления в виде отдельных стоек или консолей, привариваемых к стальной обвязке колонн;
- разгружается перекрытие в зоне усиления;
- монтируется конструкция усиления (балка или ферма);
- включается конструкция усиления в работу путем забивки стальных клиньев в распор с ригелем.
Упругой опорой (балкой)
1-Стальная балка
2-Стальные пластины (клинья)
8=4...10
3- b=50...80
δ=4…6
Упругой опорой (фермой)
Жесткой опорой (стойкой)
1-Стойка
2-Гнутый швеллер
3- Стальная пластина (клин) δ=4...10
Жесткой опорой (подкосами)
1-Подкосы
2-Стальная пластина δ=10...12
3-Гнутый швеллер δ=10...12
4-Стальная пластин; δ=10...12
Наиболее простым в техническом исполнении является усиление балок подведением промежуточной жесткой опоры в виде стойки или подкосов. Однако следует учитывать, что промежуточная опора изменяет расчетную схему балки, в результате чего возникает надопорный отрицательный момент, на который проверяется существующее армирование балки.
Промежуточные опоры можно выполнять на самостоятельном фундаменте или с использованием уже существующих. Важным требованием к устройству отдельного фундамента является предварительное уплотнение грунта и его основании с целью избежания просадки. Уплотнение производится гидродомкратами таким образом, чтобы давление на грунт было не менее давления под подошвой фундамента.
Усиление балок предварительно напряженными затяжками широко используется при реконструкции зданий,
Затяжки делают шпренгельные, горизонтальные и комбинированные.
Балка, усиленная затяжкой, превращается из изгибаемого элемента во внецентренно сжатую комбинированную систему, напряженное состояние которой является функцией нескольких параметров, в том числе и усилия предварительного обжатия затяжкой.
При достаточном преднапряжении и надежном заанкеривании затяжки предполагается, что напряжения в ней, а также в рабочей арматуре усиливаемой балки нарастают пропорционально и достигают расчетного сопротивления одновременно.
Работа по усилению производится в следующем порядке:
- заготавливаются детали усиления: стержни, натягивающие муфты (гайки), анкерные устройства;
- максимально разгружается перекрытие в зоне усиления балки;
- монтируются элементы конструкции усиления (поз. 1-6, габл.3.5, п.1);
- производится натяжение затяжки механическим или электромеханическим способами;
- все элементы конструкции усиления окрашиваются защитными покрытиями: эмалью, перхлорвиниловым лаком и др.
Усиление шпренгелем
1-Арматура Ø16…36
2- Арматура Ø40…60
3- Мет.пластина δ=10…14
4- Гнутый швеллер
5- Мет пластина δ=10…12 δ=8…10
6- Напрягающая муфта
Усиление затяжкой
1-Затяжка Ø16…36
2-Опорный столик из стальной пластины δ=8…16
24 Способы усиления опорных частей ж/б балок.
25 Способы усиления ж/б колонн. Конструирование и принцип расчета.
Наибольшее распространение получили следующие методы усиления ствола колонн:
1. железобетонные обоймы;
2. одностороннее и двухстороннее наращивание сечения;
3. металлические обоймы ненапряженные и с предварительным напряжением хомутов;
4. предварительно напряженные металлические распорки.
Усиление железобетонной обоймой (рис.3.8, а) считается наиболее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны.
Обойма состоит из продольной арматуры, замкнутых хомутов, бетонного слоя, охватывающего сечение колонны.
Перед усилением поверхность колонны подготавливается следующим образом: удаляется штукатурный слой; зубилом делается насечка в бетоне на глубине 3-6 мм; промывается за час до бетонирования поверхность старого бетона чистой водой.
Железобетонная обойма обычно имеет толщину 6-12 см. Сечение и количество продольной арматуры определяется расчетом при условии обеспечения совместной работы обоймы с колонной. Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом S, удовлетворяющим требованиям: 15d≥S≥3δ; S≤200 мм, где d - диаметр продольной арматуры; δ - толщина обоймы.
Усиление колонн односторонним наращиванием сечения (рис.3.8, б) обычно применяется во внецентренно сжатых колоннах для уменьшения начального эксцентриситета приложения внешней нагрузки и увеличения прочности колонн. Важным условием надежности усиления является обеспечение совместной работы нового бетона со старым. Для этого предусматриваются те же мероприятия, что и при усилении железобетонными обоймами, и, кроме того, новая продольная арматура соединяется на сварке со старой с помощью стальных коротышей Ø10-30 мм, устанавливаемых с шагом 500-800 мм. В связи с большой трудоемкостью усиления одностороннее наращивание применяется редко.
Усиление колонн стальной обоймой (рис.3.8, в), довольно простое в исполнении, незначительно увеличивает размер поперечного сечения и позволяет использовать колонну в эксплуатационном режиме сразу же после ее усиления Продольные элементы обоймы из уголковой стали устанавливаются на цементно-песчаном растворе и прижимаются к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам привариваются поперечные планки, устанавливаемые по длине колонны с шагом 400-600 мм.
В предварительно напряженных обоймах поперечные планки нагреваются до температуры 100-120°С, а затем уже привариваются к продольным элементам. При остывании планки укорачиваются и создают эффект преднапряжения.
Усиление колонн стальными распорками (рис.3.8, г) является достаточно эффективным средством увеличения их несущей способности, которая повышается пропорционально площади поперечного сечения распорок.
Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), связанных между собой соединительными планками.
Вверху и внизу каждой распорки крепятся опорные уголки, через которые усилие распора передается на консоли. Как видно из рис.3.8, г, распорки с перегибом устанавливаются в середине их высоты. Для создания предварительного напряжения сжатия распорки с помощью натяжных болтов выпрямляются, принимая вертикальное положение. При этом распорки надежно включаются в совместную работу с колонной, частично разгружая ее. Величина сжимающих напряжений в распорках в период их включения в работу по данным [5] достигает 60-80 МПа.
Усиление колонн предварительно напряженными распорками целесообразно при длине распорок не более 5 м, когда не требуется большого расхода металла для обеспечения их устойчивости. Пример расчета распорок представлен в [5].
26 Способы усиления каменных конструкций – простенков, столбов, перемычек.
Простенки и перемычки относятся к наиболее нагруженным участкам стен и поэтому часто подвергаются усилению.
Традиционно для усиления простенков используют стальные и железобетонные обоймы, хотя в некоторых случаях целесообразно оштукатуривание по сетке или обкладывание кирпичом.
При небольших вертикальных и наклонных трещинах простенки усиливают арматурными сетками. При больших вертикальных трещинах простенок усиливают стальной обоймой. Чтобы создать предварительное напряжение в обойме и улучшить ее совместную работу с кирпичной кладкой, планки перед приваркой иногда нагревают до температуры 150-200°С.
Оштукатуривание по сетке
1-Гвозди l=100-150
2-Сетка из проволоки, кл. Вр1 Ø=3…5 мм; ячейка 100х100
3-Цементно-песчанный раствор М100; δ=15-20
Стальная обойма
4-Уголок 50х50х5
5-Планки 50х5 с шагом 300-500
Железобетонная обойма
6-Продольная арматура Кл. АII, AIII Ø=6..12
7-Поперечная арматура кл. АI Ø=6…8
8-Бетон кл. В15-В20δ=40-60
Замена простенка
9-Стойки
10-Доски δ=30-40
11-Доски δ=50-60
12-Деревянные клинья
13-Новый простенок
Усиление кирпичных столбов производят теми же методами, что и ранее рассмотренные при усилении простенков, т.е. с помощью железобетонных и стальных обойм. Рассматриваемый метод усиления стальной обоймой на ненапрягающем цементе позволяет существенно повысить ее эффективность даже в том случае, если отсутствует непосредственная передача на нее нагрузки.
Рис.4.14. Схема усиления кирпичного простенка стальной обоймой:
1 - уголок; 2 - планка; 3 - резьбовое отверстие 012 мм; 4 - штуцер;
5 -контрольное отверстие 03 мм; 6 - зона зачеканивания
1. К усиливаемому элементу с помощью проволочных хомутов или струбцин крепят уголки.
2. Элемент оштукатуривают заподлицо с наружной поверхностью уголков.
3. К уголкам с заданным шагом приваривают предварительно отрихтованные (спрямленные) поперечные планки, добиваясь плотного их прилегания к оштукатуренной поверхности усиливаемого элемента. После этого струбцины (хомуты) снимают.
4. В торцах на глубину 50-70 мм зачеканивают зазоры между уголками и кирпичной кладкой.
5. В резьбовое отверстие 3 уголка вворачивают штуцер растворо-насоса 4, через который закачивают раствор, приготовленный на расширяющемся цементе. Наполнение раствором контролируют с помощью специальных выпускных отверстий 5. Последовательно заполняют раствором полости и другие углы усиливаемого элемента.
6. Детали обоймы защищают антикоррозионным покрытием или оштукатуривают по сетке.
Устройство стальной обоймы выше приведенным способом в сравнении с традиционным позволяет дополнительно на 15-20% увеличить несущую способность усиливаемого элемента. Положительный эффект достигается как за счет ощутимого преднапряжения обоймы расширяющимся цементом, так и вследствие хорошего сцепления арматуры (уголков) с раствором наполнения, а через него и с кирпичной кладкой.
27 Усиление кирпичных стен в зоне местного смятия, при локальных и магистральных трещинах.
Усиление стен в зоне местного сжатия
Местное сжатие (смятие) возникает в том случае, когда нагрузка от элементов перекрытия (балок, плит) передается только на часть сечения стены.
При малой площади опирания конструкции или при отсутствии распределительных устройств сжимающие напряжения часто превышают величину расчетного сопротивления кладки на смятие, в результате чего происходит ее разрушение
Характерными признаками разрушения при смятии являются короткие трещины и раздробление отдельных камней в зоне передачи нагрузки.
Усиление кладки при смятии, как правило, осуществляется в результате:
- увеличения площади опирания конструкции с помощью металлических или железобетонных стоек, усилие от которых передается мл стену вне зоны разрушения;
- передачи нагрузки от конструкции на стойку, врезанную в стену или пилястру и опирающуюся на фундамент;
- увеличения площади опирания конструкций на стену посредством стального пояса, закрепленного в зоне разрушения кладки;
- устройства под концом балки (фермы) распределительной железобетонной подушки.
Заанкеривание балок
1-Анкерный стержень Ø20…25
2-Арматура балки
3-Швеллер [ 12…14
4-Балка перекрытия
Заанкеривание пустотных плит
1-Анкерный стержень Ø20...25
2-Болт Ø20
3-Пластина 120x8
4-Швеллер [ 12...14
5-Пустотная плита
6-Бетон кл.В25
Заанкеривание ребристых плит
1-Анкерный стержень Ø20...25
2-Болт Ø20
3-Швеллер [ 20
4-Швеллер [ 12…14
5-Ребристая плита
6-Бетон кл.В25
Усиление стен в зоне локальных трещин
Трещины в стенах разделяют на локальные и магистральные. Подобное деление условно, однако существуют некоторые ориентиры, уточняющие эти понятия. Так, к локальным обычно относят трещины, имеющие небольшую протяженность и ширину раскрытия. Они обычно появляются в зонах местной перегрузки стен в углах, у мест сопряжения продольных стен с поперечными, в перегородках и т.п.
Усиливают стены с локальными трещинами с помощью стальных накладок, воспринимающих растягивающие напряжения в кладке
Усиление угла накладками
1-Накладка l=1500…3000
2-Болт Ø14…18
Усиление зоны отрыва поперечной стены стяжными болтами
1-Стяжные болты Ø20
2-Продольные накладки[ 12...16
3-Поперечные накладки[ 12...16
4-Анкерные балочки
5-L100х8
Усиление стен и остова здания при магистральных трещинах и значительных деформациях
Магистральные трещины характерны тем, что распространяются на всю высоту стены, разделяя ее на отдельные части. Причиной образования таких трещин обычно является неравномерная осадка фундаментов или большие температурные деформации здания. С образованием магистральных трещин коробка здания как бы разделяется на отдельные блоки, деформируемые самостоятельно при силовых и температурных воздействиях. Если трещины образуются в углах здания, то возможна потеря устойчивости или отрыв торцевой стены.
Усиление контрфорсами
Железобетонный контрфорс δ=300…500
Усиление поясом отдельной стены
1-Тяж Ø20…30
2-Накладка [ 12...16
3-Бетон кл. В25
Усиление поясом коробки здания
1-Тяж Ø20…30
2-Стяжная муфта Ø20…30
3-Накладка L 100х8 (L 140х10)
28 Основные способы усиления стальных конструкций. Усиление соединений.
Вопросы № 29, 30, 31.
29 Способы усиления стальных балок.
Усиление металлических балок осуществляют увеличением сечения, при этом необходимо выполнить их разгрузку не менее чем на 60 % или установить временные дополнительные опоры.
Рис 11.3. Схемы усиления балок симметричными накладками
Наиболее простой способ усиления — симметричными накладками (рис. 11.3), однако при этом возникает необходимость в большом объеме потолочной сварки. При большой ширине нижней накладки можно избежать потолочных швов, однако ширина ее не должна превышать 506, в противном случае возникает значительная концентрация напряжений по кромкам балки.
Для повышения местной устойчивости локальных участков стенки балки устанавливают на этих участках короткие ребра жесткости, окаймляя их продольными ребрами
Местное усиление балок: 1,2 — ребра жесткости
Эффективным способом усиления сплошных балок являются натяжные устройства, которые обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек. Такие способы позволяют регулировать усилие предварительного напряжения в нижнем поясе балки.
Рис. 11.5. Схема распорного устройства:
1 — усиливаемая балка; 2 —шарнир; 3 — упоры; 4 — сектор; 5 — трос; 6 — груз
При усилении балок путем увеличения сечения (рис. 3) наиболее рациональными по расходу стали являются двусторонние симметричные или близкие к симметричным схемы усиления «а» — «е» с расположением элементов усиления по возможности дальше от центра тяжести неусиленного сечении балки.
Рис. 3. Усиление балок путем увеличения сечений
а — к — схемы усиления
Практически во всех случаях усиления с изменением конструктивных схем целесообразно Использование методов активного регулирования усилий для включения в работу новых элементов.
Рис. 5. Установка наклонных ребер жесткости
а — д — без пригонки к поясам: б — г, е — с пригонкой
30 Способы усиления стальных колонн.
Усиление колонн необходимо, как правило, при значительном увеличении нагрузок, в случае существенного коррозионного износа или при значительных локальных повреждениях. Ввиду сложности разгрузки колонн их усиление обычно выполняется под нагрузкой, что в основном определяет выбор способа усиления.
При усилении колонн путем увеличения сечений (рис. 10) используются симметричные и несимметричные схемы усиления.
Рис. 10. Усиление колонн путем увеличения сечений
а — симметричные без смещения центра тяжести; б — несимметричные со смещением центра тяжести
При усилении центрально-сжатых колонн и стоек рекомендуются симметричные схемы усиления или схемы, обеспечивающие минимальное смещение центра тяжести усиленного сечения от линий действия сжимающих усилий.
При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака рационально использование несимметричной схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента.
При усилении колонн и стоек могут быть использованы приемы регулирования усилий с частичной разгрузкой усиливаемого элемента и одновременным увеличением расчетного сечения (рис. 12
Рис. 12. Усиление сплошных колонн
а – в - предварительно изогнутыми элементами с последующим выпрямлением; г — предварительно напряженным элементом
При увеличении усилий в колоннах требуется проверить несущую способность фундаментов и оснований.
Усиление сжатых стоек
Эффективным средством усиления сжатых стальных стержней является применение предварительно напряженных телескопических труб и элементов из других жестких профилей.
Рис. 11.1. Усиление предварительно напряженной
стойкой: 1 — предварительно напряженная стойка; 2 — сварной шов; 3 — накладки
31 Способы усиления стальных стропильных ферм.
Усиление стальных ферм осуществляют подведением новых конструкций, введением дополнительных элементов решетки, изменением схемы конструкции и увеличением сечений отдельных элементов. Выбор того или иного способа усиления зависит от причин, вызвавших усиление стропильных конструкций.
Наиболее распространенный характер повреждений стропильных ферм — погнутость стержней решетки, которая достигает 50...70 мм. В этом случае увеличивают сечение решетки или устанавливают предварительно напряженные элементы, снижающие искривления элементов решетки.
Одним из способов усиления ферм является надстройка висячих (вантовых) систем, к которым подвешивается усиливаемая конструкция. Этот способ особенно эффективен, если ванты можно подвешивать к рядом стоящим более высоким и устойчивым сооружениям.Усиления ферм можно добиться включением в их работу светоаэрационных фонарей.
Как уже отмечалось, усиления верхнего пояса ферм можно добиться за счет включения в его работу железобетонных плит покрытия.
При усилении стропильных ферм путем увеличения сечений стержней следует стремиться к сохранению центровки в узлах ферм.
Рис. 7. Усиление элементов стропильных ферм а — м — схемы усиления
При усилении прямолинейных стержней путем увеличения сечений (рис. 7) для сжатых стержней наиболее рациональны схемы «а», «в», «г».
Рис. 8. Усиление узлов крепления стержней стропильных ферм
При усилении стропильных ферм путем изменения конструктивной схемы (рис. 9) обычно требуется и усиление отдельных стержней за счет увеличения их сечений.
Рис. 9. Усиление стропильных ферм путем изменения их конструктивной схемы а — к — схемы усиления
Усиление соединений При недостаточной прочности сварных швов их усиливают увеличением длины. Наращивание швов следует производить электродами Э42, Э42А или Э46Т диаметром не более 4 мм при силе тока не более 220 А со скоростью, при которой за один проход размер катета не превышает 8 мм.
Усиление заклепочных соединений осуществляют высокопрочными болтами с предварительным напряжением. Болты устанавливают от середины узла к краям с помощью тарировочных ключей для измерения крутящих моментов. Из-за ослабления старых заклепок при установке новых высокопрочных болтов последние должны быть рассчитаны на воспринятие полной нагрузки.
32 Особенности расчета усиливаемых металлических элементов.
Расчетная схема конструкций должна отражать условия их работы и фактическое состояние, установленные данными обследований. В необходимых случаях следует выполнять расчет с использованием нескольких вариантов расчетных схем и распределения жесткостей, а также учитывать прогнозируемый износ.
Расчет выполняется только для тех частей зданий и сооружений, на которые влияют усиление, изменение режима эксплуатации, дефекты и повреждения.
Для конструкций, не имеющих дефектов и повреждений, расчет допускается ограничивать сопоставлением значений внутренних усилий (моментов, поперечных сил и т. п.) от расчетных нагрузок со значениями усилий, приведенными в первоначальной технической документации, а при изменении только нагрузок без изменения их характера и способа приложения — сопоставлением их значений.
При расчете конструкций, усиление которых выполняется под нагрузкой, необходимо учитывать напряжения, существующие в сохраняемых конструкциях в момент усиления, и последовательность включения в работу дополнительных конструкций, деталей усиления и раскрепления.
При расчете усиливаемых под нагрузкой элементов на устойчивость и деформативность следует учитывать начальные и дополнительные их деформации, возникающие на стадии усиления (в частности, дополнительные прогибы, возникающие при усилении с помощью сварки).
Искривления от сварки при проверке устойчивости сжатых и внецентренно сжатых элементов и элементов, работающих на сжатие с изгибом, допускается учитывать введением дополнительного коэффициента условий работы γс = 0,8
В расчетах на общую устойчивость коэффициент условий работы γс принимается равным 0,9,
для зданий и сооружений III класса ответственности на стадиях А и Б (см. п. 1.6) допускается принимать γп = 0,8 (как для временных зданий и сооружений), если продолжительность пребывания конструкций в этих стадиях не превышает трех лет.
Для стадии А работы конструкции (на период не более трех трех лет) также допускается:
уменьшить значение снеговых, ветровых, гололедных и климатических температурных нагрузок и воздействий в соответствии с указаниями п. 1.3 СНиП 2.01.07—85 как для периода возведения при новом строительстве:
принимать только пониженные нормативные значения нагрузок w тех случаях, когда СНиП 2.01.07—85 определены их два (полное и пониженное) значения:
принимать нормативные значения эквивалентных равномерно распределенных нагрузок от оборудования и складируемых материалов по фактическим величинам, в том числе менее 3 КПа (300 кгс/м2) для плит и второстепенных балок и менее 2 КПа (200 кгс/м2) для ригелей, колонн и фундаментов.
Нормативные значения временных, кратковременных и особых нагрузок для стадии В определяются в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.
Статический расчет конструкций, усиливаемых путем увеличения сечений без полной разгрузки, необходимо выполнять:
на нагрузки, действующие на конструкции во время усиления (начальное нагружение);
на нагрузки, которые будут действовать на конструкции после их усиления, с выбором невыгодных вариантов их сочетания.
Уровень начального нагружения элементов ограничивается с целью обеспечения их несущей способности в процессе усиления и зависимости от нормы предельных пластических деформаций соответствии с их классом по п. 4.8
В общем случае сжатия (растяжения) с изгибом значения σо определяются формулой
где No, Мох, Mоy — продольная сила и изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении элемента.
При расчете усиления гибких сжато-изогнутых или внецентренно жатых стержней моменты М0 вычисляются по деформированной схеме с учетом прогибов стержня
где e = M'o/No — начальный эксцентриситет продольной силы: М'о — расчетное значение момента, вычисляемое по недеформированной схеме;
f0 - начальный прогиб элемента.
В случае М'о = 0 необходимо учитывать малые случайные эксцентриситеты произвольного направления, определяемые формулой
е = mо Wo/А
где mo — случайное значение начального относительного эксцентриситета,
При усилении сжатых элементов увеличением их сечения (см. рис. 11.2) (без предварительного напряжения) расчет осуществляют по следующей схеме.
1. Определяют начальный прогиб усиливаемого стержня в плоскости действия момента:
где еоснх = Мн/Рн — случайный начальный эксцентриситет продольной силы относительно оси х , принимаемый с соответствующим знаком (Рн и Мн — расчетные значения начальной продольной силы и момента); Росэх = n2EJосх/l2x — эйлерова сила для основного стержня (Jосх — момент инерции; lх — расчетная длина основного стержня).
При усилении центрально сжатого элемента начальный эксцентриситет равен
где mосн — случайный начальный относительный эксцентриситет, определяемый по графику (рис. 11.6); Wос и рос — момент сопротивления и ядровое расстояние для крайних волокон усиливаемого элемента.
2. При заданной внешней нагрузке определяют возможность усиления основного стержня:
где Fоснт, Jосх,нт — характеристики усиливаемого элемента; уос — ординаты наиболее удаленных волокон сечения относительно оси хос; тс — коэффициент условий работы; Roc — расчетное сопротивление материала основного стержня; k = 0,6 — коэффициент ограничения напряжений при усилении ненапряженными элементами с применением сварки.
Для центрально сжатых элементов проверка производится в плоскости максимальной гибкости, для внецентренно сжатых — в плоскости действия момента. Если хотя бы одно из условий не выполняется, необходима полная разгрузка элемента.
3. Определяют прогиб усиленного элемента: при присоединении элементов усиления к плоским поверхностям
при присоединении к вогнутой и выпуклой поверхности
где — сумма моментов инерции элементов усиления относительно их собственных осей, параллельных оси х; Jус — момент инерции усиленного стержня; Nэ = n2EJ/l2 — эйлерова сила усиленного стержня.
4. Выполняют расчет прикрепления элементов усиления.
Расчет швов на сдвигающие усилия
где Qmax — максимальная поперечная сила; Sусх — статистический момент элемента усиления относительно оси х; аω — шаг шпоночного шва.
Минимальная длина прерывистых швов
где а — коэффициент, учитывающий распределение усилий между швами элемента усиления; β, Kf, γω, γс — коэффициенты, определяемые по СНиП II - 23—81 (п. 11.2); Rω — расчетное сопротивление углового сварного шва.
Минимальная длина концевых швов
где Nусp = (N—Nн)·(Ауср/А) (Nн — расчетное усилие в стержне после усиления; Ауср и А — соответственно площади элемента усиления и всего усиленного элемента).
Минимальная толщина сплошных сварных швов
5. Определяют остаточный сварочный прогиб
где λ = lef/r — гибкость усиленного стержня в плоскости изгиба (lef — расчетная длина; r — радиус инерции); υx ≈ 0,04K2f — объемное укорочение при сварке (Kf — катет шва, см); ni = 1—и·1n(1—ζi)/ln2; ζi = σосi/Rосy; σосi = ±
(yi — расстояние от центральной оси основного сечения до места наложения i-го шва; u = 0,5 при односторонних швах в сжатой зоне сечения, u = 1,5 — то же, в растянутой зоне; u = 1—при двусторонних швах).
6. Определяют расчетные эксцентриситеты в плоскости действия моментов:
7. Проверяют устойчивость усиленного элемента в плоскости действия момента
где φе принимается по СНиП II-23—81* в зависимости от условной гибкости λ усиленного элемента и приведенного эксцентриситета mef, γс — коэффициент условия работы.
8. Проверяют устойчивость усиленного элемента в процессе сварки.
Площадь сечения элементов усиления центрально сжатых элементов определяют по формуле
где N — усилие в стойке в момент усиления; φос и φyc — коэффициенты продольного изгиба старого и нового элементов.
При усилении сжатых элементов телескопическими предварительно напряженными трубами условие устойчивости внутренней сжатой трубы имеет вид
где Ab — площадь сечения трубы; φ* = 1/[1+(K0 + K1) x erl]; е — наружный радиус трубы; l и ri — ее длина и радиус инерции; K0 = f0/l; K1 — определяется из выражения λ2 = K+2n(l — N/Nкр)K1-2n(N/Nкp)K0 = 0 (n = Ab/Aн; Aн — площадь растянутой трубы).
33 Усиление фундаментов реконструируемых зданий.
Новые фундаменты необходимо закладывать на одной отметке с существующими. При невозможности соблюдения этих требований до отрывки котлована должны быть выполнены ограждения в виде шпунта, свай, «стена в грунте», которые обеспечивают устойчивость основания существующего фундамента. Закрепление грунтов возможно также с помощью химических методов (силикатизации, смолизации), цементизацией и термическим обжигом.
Рис. 8.1. Усиление основания ограждающими сваями: 1 — колонна; 2 — фундамент; 3 — обвязочная балка; 4 — сваи усиления
При усилении основания контурным ограждением рекомендуется устройство по верху ограждения обвязочной балки.
33 Усиление фундаментов.
Фундаменты являются важным элементом здания, обеспечивающим его прочность, устойчивость и долговечность, в связи с чем вопросам их усиления придается большое значение.
Понятие "усиление фундаментов" включает в себя несколько моментов: усиление грунтового основания, увеличение площади подошвы фундамента и его разгрузка за счет устройства дополнительных опор. Особенно неблагоприятна для большинства зданий неравномерная осадка фундаментов, обусловленная неоднородностью грунтового основания и ухудшением его свойств при замачивании. Поэтому при усилении фундаментов часто оказывается достаточным улучшить физико-механические характеристики грунтового основания.Наибольшее распространение получили цементация и силикатизация грунтов.
1 Усиление без обжатия грунта основания
1 Балка I 16...24
2 Бетон наращивания кл. В12,5...В20
3 Арматурная сетка из стержней кл. А1Ø10... 12 с шагом 200
2 Усиление с обжатием грунта основания
1 Балка I 16...24
2 Бетон наращивания кл. В12,5...В20
3 Домкрат
4 Бетонный блок (сборный)
3 Усиление стальной обвязкой и обжатием грунта основания
1 Балка I 16...2
2 Бетон наращивания кл. В12,5...В2
3 Домкрат
4 Бетонный блок
5 Балка [ 20...26
Таблица 4.12 Усиление фундамента сваями
1 Усиление буронабивными сваями
1 Балка 16...24
2 Бетон кл. В12,5...В20
5 Буронабивная свая Ø120...200
6 Арматурный каркас
2 Усиление вдавливанием свай вне фундамента
7 Железобетонная балка (ростверк)
8 Стальные тяжи Ø20...25
9 Домкрат
10 Элемент свай
3 Усиление вдавливанием свай под фундаментом
9 Домкрат
10 Элемент сваи
11 Распределительная плита
12 Направляющая стойка
Усиление жестких фундаментов может осуществляться путем увеличения их подошвы или с помощью свай различного типа. При проектировании усиления необходимо максимально использовать существующий фундамент, обеспечив его совместную работу с элементами усиления.
Несущую способность фундаментов реконструируемого объекта определяют с учетом фактических прочностных и деформативных характеристик материала фундамента и грунтов основания, а при свайных фундаментах используют также результаты полевых испытаний (зондирование, статические испытания и др.).
Увеличение размеров подошвы фундаментов необходимо при росте нагрузок, недостаточной несущей способности грунтов основания, а также при существенном повреждении фундаментов в процессе эксплуатации. Эффективными средствами увеличения подошвы фундаментов являются железобетонные «рубашки», наращивание, частичная или полная подводка новых фундаментов.
Железобетонная «рубашка» представляет собой монолитную оболочку, которая охватывает существующий фундамент со всех сторон. Арматура оболочки образует пространственный каркас, и для обеспечения совместной работы старого фундамента с конструкцией усиления обязательно стыкуется на сварке с предварительно обнаженной арматурой усиливаемого фундамента. Рабочую арматуру «рубашки» устанавливают вдоль граней усиливаемого фундамента (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Усиление фундаментов железобетонной «рубашкой»:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — железобетонная «рубашка»; 3 — арматура усиления; 4 — усиливаемая колонна; 5 — обойма колонны
Рис. 10.2. Усиление ленточного фундамента подводкой:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — разгружающая балка; 3 — подставка; 4 — распределительный ростверк; 5 — домкрат
Если, кроме усиления фундаментов требуется также усиление колонны, то бетонирование обоймы для колонны и «рубашки» следует выполнять одновременно.
Ленточные неармированные фундаменты могут наращиваться с помощью арматуры, заанкеренной в тело фундамента и обетонированной на расчетную ширину усиления (рис. 10.3).
Рис. 10.3. Усиление ленточных фундаментов наращиванием:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — арматурный каркас наращивания; 3 — металлические трубы; 4 — шпуры
Подводка новых частей фундамента может осуществляться рядом с существующим (рис. 10.4). В этом случае нагрузка от несущего элемента передается на фундамент усиления через подкосы и металлическую (железобетонную) обойму.
Рис. 10.4. Усиление фундаментов подводкой:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — дополнительные фундаменты; 3 — колонка; 4 — металлическая обойма; 5 — металлические подкосы; 6 — элемент усиления
Эффективным средством усиления фундаментов, особенно при неравномерных деформациях сооружения, являются составные сборные сваи «Мега», которые не требуют больших габаритов помещения и включаются в работу сразу после вдавливания.
Для воспринятия значительных растягивающих усилий применяют винтовые сваи. При усилении фундаментов используют также монолитные сваи различных типов.
Рис. 10.5. Усиление фундамента с помощью свай Мега:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — распределительный элемент; 3 — домкрат; 4 — подпорка; 5 — головной элемент; 6 — рядовой элемент; 7 — нижний элемент сваи
При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи, которые могут также просверливаться через существующий фундамент, используемый в этом случае как ростверк (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Усиление фундамента с помощью корневидных свай:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — корневидные сваи
Расчет усиления фундаментов выполняется по двум группам предельных состояний с учетом требований соответствующих нормативных документов СНиП
По первой группе выполняется расчет прочности конструкций фундамента и несущей способности грунта основания, по второй — расчет оснований по деформациям, который требует учета совместной работы здания с основанием.
Несущая способность существующего фундамента определяется с учетом его фактического состояния (степени износа), прочностных характеристик материалов и грунтов основания.
Рис. 10.9. Схемы усиления фундаментов на свайном (а) и естественном (б) основаниях:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — ростверк усиления; 3 — сваи усиления
Рис. 10.10. Усиление ленточного фундамента на естественном основании сваями с устройством рамной системы:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — сваи усиления; 3 — железобетонный ригель; 4 — железобетонная подушка; 5 — омоноличивание пробитого под ригель отверстия
34 Усиление оснований и восстановление гидроизоляции и влажностного режима.
Нарушение гидроизоляции и влажностного режима является причиной многочисленных дефектов как отдельных конструкций, так и зданий и сооружений в целом
Отсутствие дренажа или его некачественное выполнение (заиливание, засорение) приводит к затапливанию подвалов, подмыву и просадкам фундаментов.
проникновение грунтовых вод происходит обычно через неплотности в бетоне в местах примыкания стен к днищу, где чаще всего происходят перерывы в бетонировании, в результате которых ухудшается сцепление нового и старого бетона. Протечки могут происходить также в местах расположения закладных деталей, смотровых люков и т. п. В то же время при качественном выполнении монолитный железобетон обеспечивает надежную защиту от проникновения грунтовых вод, о чем может свидетельствовать многолетний опыт эксплуатации тоннелей метрополитена, расположенных под реками и водоемами, морских судов, доков и шлюзов.
Надежность гидроизоляции подземной части сооружений проверяется по наличию влаги, воды внутри подвала, а для емкостей — по падению уровня жидкости от проектной отметки.
Борьба с сыростью осуществляется путем улучшения воздухообмена, устройством приточно-вытяжной вентиляции, отвода атмосферных вод, организованного водоотвода с. кровли, соответствующей планировки территории вокруг здания, ремонта отмостки и т. п. При значительных дефектах необходимо заново устраивать гидроизоляцию с внешней стороны стен, предварительно тщательно очистив их от грунта. Эффективным средством гидроизоляции стен является устройство глиняного замка в виде послойно уложенной и уплотненной мятой жирной глины шириной 30...40 см.
Восстановление гидроизоляции возможно также путем инъекции цементного раствора с внешней стороны в местах предполагаемых протечек. Инъецирование производится водоцементным раствором (без песка), чтобы состав не отфильтровывался в порах грунта и мог проникать во все пустоты кладки.
Достаточно эффективным средством гидроизоляции стен подвала, имеющих недостаточную толщину, является устройство утолщенной цементной штукатурки или железобетонной рубашки толщиной 10...15 см. Перед выполнением этой работы с внешней стороны устраивают водопонижение или отводят поступающую воду через специальные трубки.
Восстановление внешней гидроизоляции при реконструкции осуществляется наклейкой 3...4 слоев гидроизола, проклеенных стеклотканью.
При реконструкции строительных объектов особое внимание следует уделять надежной гидроизоляции кровли, которая в большей степени, чем остальные элементы здания, подвергается неблагоприятным атмосферным воздействиям. Дефекты кровель приводят к увлажнению всех конструкций здания и снижению их эксплуатационной надежности. Эти дефекты вызывают обрушение карнизов, штукатурки фасадов. Причиной появления дефектов, в частности, в металлических кровлях является их плохое содержание (отсутствие периодической покраски, которую надо производить раз в 3...4 года), неисправности воронок, водосточных труб и т. д.
35 Надстройка и перепланировка промышленных зданий.
Надстройка промышленных зданий старой постройки производится в связи с несоответствием их габаритных размеров новым условиям эксплуатации (невозможностью установки нового технологического оборудования, отсутствием подъемно-транспортных механизмов, плохой освещенностью, загазованностью и т.п.). Надстройка промышленных зданий — сложный и дорогостоящий процесс, который, как правило, осуществляется без остановки или с минимально допустимой остановкой основного производства. Поэтому принятию решения о надстройке должен предшествовать тщательный технико-экономический анализ ее целесообразности.
Рис. 12.1. Реконструкция главного корпуса завода «Компрессор»:
1 — существующее покрытие; 2 — мембрана; 3 — временный анкер
Рис. 12.2. Надстройка главного корпуса завода
Надстройка старых производственных зданий осуществляется, как правило, в пределах городской черты в том случае, когда перенос производства на новую площадку невозможен из-за плотности застройки городской территории и по социально-экономическим причинам. Осуществление надстройки производственных зданий сопряжено с необходимостью усиления основания, фундаментов, колонн и других несущих элементов. Для сведения к минимуму этих дорогостоящих и трудоемких работ необходимо применять облегченные несущие и ограждающие конструкции со сниженной материалоемкостью.
36. Сопряжение пристраиваемых и существующих зданий.
Пристройки к существующим зданиям выполняют в случае необходимости расширения помещений, устройства зданий — вставок при реконструкции городской застройки и т.п. Пристройка может осуществляться с новой параллельной стеной и без нее. В первом случае пристраиваемое здание, как правило, выше существующего, во втором случае они имеют одинаковую высоту. При пристройке новых зданий возникает сложный комплекс вопросов по обеспечению деформационного шва между ними и существующим сооружением с целью исключения дополнительных деформаций последнего.
При симметричном фундаменте под старым зданием и совпадении подошвы нового и существующего фундаментов деформационный шов выполняют путем забивки деревянного шпунта по грани старого фундамента и устройстве вплотную к нему нового. Зазор между новой и существующей стеной принимают не менее 20 мм и тщательно герметизируют.
При небольшой ширине нового фундамента край стены пристройки выполняют за счет ступенчатого смещения кладки, при большой ширине нового или старого фундаментов — на консольных участках балок или плиты, вылет которых определяется размерами фундаментов. Аналогичное решение применяют при наличии новой стены, параллельной существующей.
При заглублении нового здания ниже существующего край фундамента под него располагают под углом не более 30° от края старого фундамента. Примыкание новых стен, как и в предыдущих случаях, выполняют на консольных балках (плитах), опирающихся на новые фундаменты.
Для исключения дополнительных просадок существующих зданий при отрыве котлованов под столбчатые и ленточные фундаменты рекомендуется применять вместо них свайные фундаменты из буронабивных или винтовых свай.
При невозможности устройства новых фундаментов рядом с существующими допускается располагать их на некотором расстоянии, а пространство между новым и существующим зданием заполнять с помощью балок-вставок, опирающихся на старые и новые несущие конструкции. В этом случае узлы опирания балок должны обеспечить устойчивость конструкций вставки к возможным неравномерным осадкам фундаментов существующего и пристраиваемого зданий.