Реконструкция учебного корпуса Хакасского колледжа экономики, статистики и права

Таким образом, схема функционального процесса первого этажа после реконструкции выглядит следующим образом (рис. 2.11.).

Рис.2.11. Схема функционального процесса первого этажа.

Таким образом, проектом реконструкции предполагается объединение учебной зоны на первом этаже существующего здания и создание вестибюльной группы, в которую входят холл, гардероб, лестничная клетка, обеденный и спортивный залы. В стесненных условиях реконструкции здания была разработана наиболее рациональная блокировка помещений, рекомендуемая Справочным пособием к СНиП 2.08.02-89.

На втором этаже также было осуществлено деление и группировка помещений по функциональному признаку (рис. 2.12).



Рис.2.12. Схема функционального процесса второго этажа

В надстройке над существующим зданием также размещается учебная зона, на втором этаже пристройки размещены актовый зал, библиотека и несколько учебных помещений. Высота актового зала, как и спортивного, была увеличена до 4м.

Таким образом, проект реконструкции здания позволяет разместить все регламентируемые нормами помещения и привести в соответствие показатели необходимых учебных площадей.

Внутренняя и внешняя отделка

Проектом реконструкции здания пристройкой дополнительных помещений в 2002 году было предусмотрено устройство обшивки наружных стен. В ходе строительства данные работы выполнены не были. В связи с этим необходимо привести в соответствие с проектом конструкцию стен существующего здания. Проектом реконструкции пристройкой и надстройкой предполагается возведение кирпичных стен, установка утеплителя и обшивка стен деревянной рейкой. Однако она может быть заменена современными отделочными материалами из пластика.

Внутренние отделочные работы выполняются во всех помещения здания. Виды отделочных работ в различных помещениях сведены в ведомость отделки помещений.

Таблица 2.22 Ведомость отделки помещений

Наименование помещения	Полы	Потолки	Стены, перегородки
	Площадь	Вид отделки	Площадь	Вид отделки	Площадь	Вид отделки
Актовый зал	180,96	Мозаика	180,96	Побелка	205,6	Покраска
Спортивный зал	180,96	Покраска	180,96	Побелка	205,6	Покраска
Учебные помещения	72,95 470,32	Мозаика Покраска	543,27	Побелка	942,5	Покраска
Административные помещения	107,02 15,68	Покраска Мозаика	122,7	Побелка	275,04	Покраска
Библиотека	69,7	Мозаика	69,7	Побелка	155,4	Покраска
Обеденный зал	69,7	Мозаика	69,7	Побелка	153,89	Покраска
Коридоры	307,69	Мозаика	307,69	Побелка	599,62	Покраска
Санузел	16,56	Плитка	16,56	Побелка	36,36	Плитка
Подсобные помещения	80,97	Мозаика	80,97	Побелка	169,44	Покраска

Определение степени соответствия требованиям пожарной безопасности

В соответствии с п.6.11 СНиП 21-01-97 количество и общая ширина эвакуационных выходов из помещений, с этажей и из зданий определяются в зависимости от максимально возможного числа эвакуирующихся через них людей и предельно допустимого расстояния от наиболее удаленного места возможного пребывания людей (рабочего места) до ближайшего эвакуационного выхода. [5]

Общая ширина эвакуационных путей и выходов из помещений определяется из расчета плотности людского потока в коридоре [3]. На рис.2.13. представлен план этажа здания.



Рис.2.13. План этажа

Здание четвертой степени огнестойкости. На этаже размещаются помещения для занятий и помещения административно-хозяйственного и санитарно-гигиенического назначения.

В каждом помещении аудиторий находится менее 50 человек и расстояние от любой точки в ней до выхода не превышает 25 м, поэтому согласно п.3.5 СНиП 21-01-97 [5] и СНиП 2.08.02-85 [2] из аудиторий может быть один выход в коридор с минимальной шириной двери выхода из помещения, равной 0,9 м. Ширина коридора в свету _К составляет 1,2 м. Поток в коридоре формируется на участках от выходов из помещений, т. е. на участках длиной l₁ = 6,8м и l₂=16,7м. (рис. 2.14)



Рис.2.14. Расчетная схема путей эвакуации и движения людских потоков

Плотность людского потока на участке его формирования в коридоре определяется как количество людей N, выходящих на него, к его площади [3]. При этом следует учитывать неодновременность использования всех помещений, принимая расчетную численность студентов с коэффициентом К = 0,8 от проектной вместимости помещений. Следовательно, расчетная плотность людского потока на участке формирования в коридоре определится по формуле (2.6):

(2.6)

По табл. 9 СНиП 2.08.02--89 [2] этому значению плотности соответствует допустимое расстояние от наиболее удаленного выхода из помещения до наружного выхода:

15 м -- из помещений, расположенных между лестничными клетками или наружными выходами. [2]

Длина участка пути эвакуации от учебных помещений до главного выхода больше нормативного значения, что является нарушением требований противопожарной безопасности. Помимо этого наблюдается превышение расчетных значений плотности людского потока на обоих участках более чем в 2 раза. Пункт 1.109 СНиП 2.08.02-89 определяет нормативное значение плотности людского потока для зданий различного назначения. Для средних специальных учебных заведений плотность людского потока должна составлять от 2 до 3 чел/м². [2]

Двигаясь по пути эвакуации, людские потоки проходят через дверные проемы. Следует определить их требуемую ширину , согласно данным п. 3.9 СНиП 2.08.02--85 по формуле:

(2.7)

может быть принята минимально допустимой ширине 0,9м (п. 1.107 СНиП 2.08.02-89);

должна быть принята ?1м.

где NK -- суммарное количество людей (с учетом неодновременности использования аудиторного фонда), чел.;

115 -- нормативное значение для зданий III и IV степени огнестойкости количество людей, пропускаемых 1м ширины двери без образования скоплений людей перед ней, чел. [2]

Таким образом, требования к путям эвакуации людей из здания не соблюдаются. В ходе проведения реконструкции необходимо предусмотреть мероприятия, способствующие приведению указанных значений к нормативным.

Реконструкция подразумевает изменение объемно-планировочных решений здания, что позволит не только увеличить показатели площадей до нормативных значений, но и решить проблему эвакуации студентов из здания.

Наиболее опасным с точки зрения пожарной безопасности является узкий длинный коридор, в котором формируется максимальное число людского потока. В связи с этим необходимо изменить объемно-планировочное решение так, чтобы максимально «разгрузить» это помещение, предусмотрев выходы из учебных помещений в других направлениях. Объемно-планировочное решение здания может быть изменено следующим образом (рис. 2.15).

Рис. 2.15. План эвакуации после изменения объемно-планировочного решения

Произведем пересчет плотности людских потоков на каждом участке путей эвакуации.

По табл. 9 СНиП 2.08.02--89 этому значению плотности соответствует допустимое расстояние от наиболее удаленного выхода из помещения до наружного выхода:

25м - из помещений, расположенных между наружными выходами при расчетной плотности людского потока от 4 до 5 чел/м²;

15 м -- из помещений, расположенных между наружными выходами при расчетной плотности людского потока свыше 5 чел/м². [2]

может быть принята минимально допустимой ширине 0,9м (п. 1.107 СНиП 2.08.02-89);

также может быть принята минимально допустимой ширине 0,9м (п. 1.107 СНиП 2.08.02-89).

Таким образом, изменение объемно-планировочного решения позволило привести в соответствие с нормативными значениями характеристики путей эвакуации из здания. Также образование тупикового коридора позволит произвести увеличение площадей учебного заведения и объединение существующего здания с новой пристройкой.

Определение степени соответствия санитарно-гигиеническим нормам

Согласно п 3.20. СНиП 2.08.02-89 расчетную температуру воздуха и воздухообмен в средних специальных учебных заведениях следует принимать по таблице 21. Воздухообмен осуществляется через фрамуги, расчетная температура в учебных помещениях должна составлять 18°С. [2]

Нормами также регламентируется общее число приборов в уборных. До реконструкции указанные требования не выполнялись. Проект реконструкции предполагает размещение дополнительных уборных на первом и втором этажах основного здания, где уже проложены все основные инженерные коммуникации.

Планировка учебных кабинетов и размещение в них оборудования должны обеспечивать боковое освещение учебных мест естественным светом с левой стороны или смешанное (верхнее с боковым).

Расположение здания на участке должно обеспечивать соблюдение норм по инсоляции, естественному и искусственному освещению помещений (СНиП 23-05-95). Для обеспечения требований норм по инсоляции помещений не рекомендуется расположение оконных проемов, ориентированных на север. Оконные проемы учебных помещений существующего здания выходят на северо-запад. Помимо этого, проникновению солнечных лучей препятствует расположенное радом четырехэтажное здание. В связи с этим при реконструкции были учтены указанные недочеты. Расположение пристройки не нарушает норм по инсоляции помещений.

Теплотехнический расчет

Вначале определим соответствие необходимым требованиям теплотехники уже существующих стен здания.

Определим градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП=(t_в-t_оп)z_оп,

где (2.8)

t_в - температура внутри помещения, t_в=18єС;

t_оп - средняя температура отопительного периода, t_оп=-9,7єС

z_оп - продолжительность отопительного периода, z_оп=225 (сут.)

Таким образом, ГСОП=(18+9,7)225=6232,5

Определим требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀^тр интерполированием значений таблицы 1б* СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» [47] (для вновь строящихся зданий высотой до 3-х этажей со стенами из мелкоштучных материалов, а также реконструируемых и капитально ремонтируемых зданий независимо от этажности):

6000	3,5
8000	4,2
2000	0,7
232,5	Х

R₀^тр=3,5+(0,7232,5/2000)=3,58(м²єС/Вт)

Теперь определим реальное сопротивление теплопередаче. Для этого рассмотрим стену в разрезе и распишем коэффициенты и размеры слоев стены.

Рис. 2.16. Конструкция стены основного здания и пристройки.

Составим таблицу, в которую запишем все необходимые показатели:

Таблица 2.23 Значения показателей теплопроводности

№ п/п	Название	г, кг/м3	л, Вт/мєС	д, м	д/ л
Стена основного здания
1	Обшивочная рейка	500	0,29	0,01	0,034
2	Мягкий ДВП	400	0,11	0,005	0,045
3	Брус	500	0,14	0,18	1,286
4	Дрань	500	0,29	0,005	0,017
5	Штукатурный слой	1800	0,76	0,025	0,033
Стена пристройки
1	Брус	500	0,14	0,18	1,286
2	Гипсокартон	800	0,19	0,014	0,074

Рассчитаем R₀ по следующей формуле:

R₀=1/б_в+ Уд/л+1/ б_н, где (2.9)

б_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 4 СНиП «Строительная теплотехника», б_в=8,7(Вт/(м²єС)) б_n - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП «Строительная теплотехника», б_n=23(Вт/(м²єС))

л - коэффициент теплопроводности материала,

д - толщина слоя материала.

R₀¹=1/8,7+0,034+0,045+1,286+0,017+0,033+1/23=1,57< R₀^тр=3,58(м²єС/Вт)

R₀²=1/8,7+1,286+0,074+1/23=1,52< R₀^тр=3,58(м²єС/Вт)

Сравнивая R₀ и R₀^тр, можем сделать вывод о том, что конструкции стен не соответствуют требуемым нормам теплотехники. Проектом пристройки была предусмотрена другая конструкция стены, предполагающая размещение слоя утеплителя.



Рис. 2.17. Конструкция стены пристройки (проект)

Проведем теплотехнический расчет указанной конструкции стены.

Таблица 2.24 Значения показателей теплопроводности

№ п/п	Название	г, кг/м3	л, Вт/мєС	д, м	д/ л
Стена основного здания
1	Обшивочная рейка	500	0,29	0,015	0,0517
2	Минплита ПТЭ-175 обернутая полиэтиленовой пленкой	300	0,087	0,05	0,575
3	Брус	500	0,14	0,18	1,286
4	Гипсокартон	800	0,19	0,014	0,074

R₀=1/8,7+0,0517+0,0575+1,286+0,074+1/23=1,57< R₀^тр=3,58(м²єС/Вт)

Сравнивая R₀ и R₀^тр, можем сделать вывод о том, что конструкция стены также не соответствует требуемым нормам теплотехники.

Проект пристройки должен учитывать теплопроводность стен здания. Рассчитаем толщину слоя утеплителя как для самого здания, так и для пристройки.



Рис.2.18. Конструкция стены (пристройка)

Рассмотрим стены в разрезе и распишем коэффициенты и размеры соответствующих слоев:

Таблица 2.25 Значения показателей теплопроводности

№ п/п	Название	г, кг/м3	л, Вт/мєС	д, м	д/ л
Стена пристройки
1	Обшивочная рейка	500	0,29	0,015	0,0517
2	Маты минераловатные прошивные	50	0,052	Х
3	Кирпичная кладка	1800	0,7	0,38	0,5
4	Штукатурный слой	1800	0,76	0,02	0,0263
Стена надстройки
1	Обшивочная рейка	500	0,29	0,015	0,0517
2	Маты минераловатные прошивные	50	0,052	Х
3	Брус	500	0,14	0,18	1,286
4	Гипсокартон	800	0,19	0,014	0,074

Рассчитаем толщину слоя утеплителя по формуле (2.9) при условии, что R₀ ?R₀^тр, б_в=8,7(Вт/(м²єС)), б_n=23(Вт/(м²єС)):

Отсюда Х₁=0,148(м)=15(см).

Х₂=0,10(м)=10(см).

Рассчитаем также толщину слоя утеплителя для плит покрытия. Для этого рассмотрим их в разрезе и распишем коэффициенты и размеры слоев покрытия:

Таблица 2.26 Значения показателей теплопроводности

№ п/п	Название	г, кг/м3	л, Вт/мєС	д, м
1	Цементно-песчаный раствор	1800	0,76	0,02
2	ж/б плита	2500	1,92	0,22
3	вермикулит	100	0,076	Х

6000	4,6
8000	5,5
2000	0,9
232,5	Х

Определим R₀^тр для покрытий интерполированием таблицы 1б* СНиПа II-3-79*:

R₀^тр=4,6+(0,9232,5/2000)=4,7(м²єС/Вт)

Рассчитаем толщину слоя утеплителя по формуле (2.9) при условии, что R₀ ?R₀^тр, б_в=8,7(Вт/(м²єС)), б_n=12(Вт/(м²єС)):

Отсюда Х=0,33(м)=33(см)

Таким образом в качестве утеплителя принимаем слой вермикулита толщиной 330мм.

Определение несущей способности оснований и фундаментов

Помимо пристройки возможно осуществление и других видов реконструкции здания. Так, одним из эффективных способов увеличения площади здания в стесненных условиях является надстройка одного или нескольких этажей.

В виду того, что здание относится к IV степени огнестойкости необходимо определить наибольшее число этажей, возможных для надстройки. Согласно п. 1.14* таблице 1 СНиП 2.08.02-89 для зданий IV степени огнестойкости наибольшее число этажей составляет 2, то есть можно произвести надстройку только одного этажа. Для этого также необходимо провести оценку возможности такой надстройки. Одним из решающих факторов возможности проведения такой реконструкции является определение несущей способности оснований и фундаментов.

Оценка инженерно-геологических условий площадки

Проектирование оснований и фундаментов начинается с изучения и общей оценки всей толщи и отдельных входящих в нее пластов грунта. Оценка производится по геологическим картам, разрезам, колонкам, которые приводятся в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

Рис. 2.19. Продольный профиль участка.

При построении продольного профиля было определено понижение уровня земли. В связи с этим был построен предполагаемый горизонт границы галечникового грунта.



Рис. 2.20. Предполагаемый горизонт границы галечникового грунта

В разрезах и колонках приводятся напластования грунтов с литологическим описанием пород, физическими и механическими характеристиками, мощностями каждого пласта; с абсолютными отметками устья основания, отметками кровли и подошвы каждого слоя; с отметками появления и установившегося уровня подземных вод.

В ходе инженерно-геологических изысканий была составлена колонка буровой скважины на отметке 246.00

Таблица 2.27 Колонка буровой скважины на отметке 246.000

Основанием для фундаментов являются галечниковые грунты с песчаным заполнителем, залегающие на отметке 244.40. Для оценки оснований проектируемых и существующих зданий нужно установить особенности сложения, формирования, залегания отдельных пластов грунтовой толщи, подгруппу, тип, вид слагающих их грунтов, наличие различных включений, уровень подземных вод, возраст и условия происхождения четвертичных отложений.

Строительные свойства и устойчивость крупнообломочных грунтов зависят от условий образования, характера залегания пласта, минералогического состава, степени выветрелости и окатанности, плотности сложения и материала заполнения пор. Чем выше коэффициент выветрелости, тем меньше прочность крупнообломочных грунтов. С увеличением окатанности частиц снижаются их прочность и устойчивость. Наилучшими свойствами обладают грунты с песчаным заполнителем.

Несущим слоем для здания являются нескальные крупнообломочные осадочные грунты, для которых расчетное сопротивление R₀=600кПа.

Характеристика оснований и фундаментов.

Фундаменты бетонные ленточные на отметке -1.600, основанием под фундаменты служат галечниковые грунты с песчаным заполнителем (согласно материалов изысканий: шифр 609-74 (Скв. 1634: Скв. 1635) шифр 449-72 (Скв. 178)). Грунтовые воды находятся на отметке 241,90. Фундаменты основного здания - бутобетонные (бут марки 150, бетон класса 25); пристройки - блочные (ФБС 12.4.3, ФБС 24.3.6, ФБС 9.3.6). (рис. 2.21)

Рис.2.21.Узел примыкания стены к фундаменту

План здания приведен на рис.2.22.



Рис. 2.22. План здания

Определение необходимых характеристик грунта

В ходе проведения инженерно-геологических изысканий были определены следующие характеристики грунта:

, где

г - удельный вес грунта естественной структуры,

щ - влажность грунта,

г_s - удельный вес твердых частиц грунта.

Коэффициент пористости грунта определим по формуле:

, (2.10)

г_d - удельный вес сухого грунта, определяемый по формуле:

(2.11)

Таким образом, для данного грунта могут быть определены следующие характеристики:

с=2кПа;

ц_II=43°, согласно табл. 1 Приложения 1 СНиП 2.02.01-83. [7]

Определение соответствия глубины заложения фундамента.

Так как устройство данных фундаментов не подразумевает собой устройство подвала, то допустимо закладывать фундаменты на относительно небольшую глубину.

Грунтовые условия строительной площадки: согласно геологическому разрезу площадка характеризуется спокойным рельефом с абсолютными отметками 246,30-246,90. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов.

Определение глубины заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента зависит от нескольких факторов. Выделим наиболее важные из них:

· Конструктивные требования

· От расчетной глубины промерзания грунта

· От уровня грунтовых вод.[8]

Здание без подвала с полами, по утепленному цокольному перекрытию. Район строительства - г.Абакан. Среднесуточная температура в помещениях внутри здания 20°С. Грунт основания - галечниковые грунты с песчаным заполнителем. Уровень грунтовых вод находится на отметке 241,90м.

Определяем расчетную глубину промерзания фундамента:

d_f=d_fⁿ·k_h

d_f - расчетная глубина промерзания;

d_fⁿ=2,9 м - нормативная глубина промерзания для г. Абакана

k_h=0,6- коэффициент теплового влияния для отапливаемых помещений

d_f=2,9·0,6=1,7 м.

Для рассматриваемых условий глубина заложения фундамента при условии недопущения морозного пучения грунтов основания назначается согласно табл. 2 [7]. Таким образом, глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод при данных условия для несущего слоя основания не зависит от d_f .

Таким образом, сравним определенную глубину заложения фундаментов с данными проектной документации: d_f=1,7м < d_f =1,5м. Учитывая, что несущим слоем являются галечниковые грунты, можем сделать вывод о допустимости заложения фундаментов на глубину 1,5м.

Сбор нагрузок

Рис. 2.23. Схема расчета нагрузок

Таблица 2.28 Сбор нагрузок на фундамент под наружную стену

Нагрузки	Нормативная нагрузка на единицу площади, кН/мІ	Грузовая площадь, м2	Нормативная нагрузка от грузовой площади, кН	Коэффициент надежности по нагрузке, табл.1 СНиП 2.01.07-85	Расчетная нагрузка, кН
Постоянные нагрузки
1. Покрытие
Асбестоцементные волнистые листы д=0,005м, с=1800кг/мі	0,09	27,3	2,457	1,2	2,95
Настил д=0,005м, с=500кг/мі	0,25	27,3	6,825	1,1	7,51
Стропила д=0,22м, с=500кг/мі	1,1	4,212	4,633	1,1	5,096
Утеплитель (шлак) д=0,1м, с=800кг/мі	0,8	27,3	21,84	1,3	28,39
2. Стена
Брус д=0,18м, с=500кг/мі	0,9	16,41	14,77	1,1	16,25
Штукатурный слой д=0,01м, с=1800кг/мі	0,18	16,41	2,95	1,3	3,84
Временные нагрузки
Снеговая	1	27,3	27,3	1,4	38,22
Ветровая	1,17	16,41	19,2	1,4	26,88
Итого постоянная			53,475		64,036
Итого временная			46,5		65,1

Определяем нагрузки на наружную стену

В таблице 2.28 были определены нормативная и расчетная нагрузки на 7м длины фундамента. Нормативные нагрузки на 1м стены:

- постоянная

- временная

- суммарная

Расчетные нагрузки на 1м стены:

- постоянная

- временная

- суммарная

Таблица 2.29 Сбор нагрузок на фундамент под внутреннюю стену

Нагрузки	Нормативная нагрузка на единицу площади, кН/мІ	Грузовая площадь, м2	Нормативная нагрузка от грузовой площади, кН	Коэффициент надежности по нагрузке, табл.1. СНиП 2.01.07-85	Расчетная нагрузка, кН
Постоянные нагрузки
1. Покрытие
Утеплитель (шлак) д=0,1м, с=800кг/мі	0,8	50,31	40,25	1,3	52,32
2. Перекрытие
Балки д=0,18м, с=500кг/мі	0,9	17,28	15,55	1,1	17,11
Щиты д=0,04м, с=500кг/мі	0,2	50,31	10,06	1,1	11,07
3. Стена
Брус д=0,18м, с=500кг/мі	0,9	17,4	15,66	1,1	17,23
Штукатурный слой д=0,01м, с=1800кг/мі	0,36	17,4	6,26	1,3	8,14
Итого			87,78		105,87

Определяем нагрузки на внутреннюю стену

В таблице 2.29 были определены нормативная и расчетная нагрузки на 5,8 м длины фундамента. Нормативные нагрузки на 1м стены:

Расчетные нагрузки на 1м стены:

Определение несущей способности фундаментов под наружной стеной здания

Расчетные вертикальные нагрузки на 1м наружной стены: постоянная N_пост=9,15кН/м, временная N_вр=9,3кН/м.

Глубина заложения фундаментов d_b=1,5м. Рабочим слоем является галечниковый грунт с песчаным заполнителем. Для данного грунта:

ц_II=43°, с=2кПа, г_II=20,21кН, линейной интерполяцией согласно табл. 4. [7] находим коэффициенты:

М_г=0,52 - коэффициент, учитывающий удельный вес грунтов основания,

М_q=3,1 - коэффициент, учитывающий пригрузку на основание фундамента от лежащих выше слоев грунта,

М_с=5,7 - коэффициент, учитывающий удельное сцепление грунта, расположенного под подошвой фундамента.

Коэффициент условий работы для галечникового грунта по табл. 3 [7] г_с1 =1,4, а коэффициент условий работы г_с2 =1.

Коэффициент k принимаем равным 1,1, поскольку характеристики грунтов определены по данным СНиП, при b<10м коэффициент k_z=1.

Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента г'_II=19кН.

Для определения ширины подошвы фундамента построим график R=f₁(b) по формуле (2.12) [39] и график p=f₂(b) по формуле (2.13). [39].

График R=f₁(b) строим по двум точкам:

При b=0м

При b=1м

 (2.12)

График p=f₂(b) строим для нескольких значений A=b•1 и постоянном значении г_f вd=20•1,6=32кН/м², округленно 30 кН/м², где г_f - удельный вес материала фундамента, кН/м³; в - коэффициент, учитывающий меньшее значение удельного веса грунта, лежащего на обрезах, по сравнению с материалом фундамента, в предварительных расчетах г_f•в рекомендуется принимать равным 20 кПа.

При b=0,1м (2.13)

При b=0,2м

При b=0,3м

При b=0,4м

При b=0,6м

При b=0,8м

При b=1м

Полученные данные наносим на график (рис. 2.24) и определяем ширину подошвы фундамента.



Рис. 2.24. График определения ширины подошвы фундамента

Таким образом, ширина фундамента должна составлять 0,2м.

Расчетное сопротивление грунта для принятой ширины подошвы фундамента по формуле 2.12. [39]:

р=122,25кПа<R_0,2=129,9кПа=>принимаем b=0,3м

Проверяем фактическое давление фундамента на основание (таблица 2.30). Нагрузка фундамента и грунта на его обрезах, кН/м:

Таблица 2.30.

Нагрузки	Нормативная нагрузка на единицу площади, кН/мІ	Грузовая площадь, м2	Нормативная нагрузка от грузовой площади, кН	Коэффициент надежности по нагрузке, табл.1. СНиП 2.01.07-85	Расчетная нагрузка, кН
Фундаментные блоки д=1,2м, с=1800кг/мі	21,6	0,3	6,48	1,1	7,13
Подушка фундаментная д=0,3м, с=1800кг/мі	5,4	0,4	2,16	1,1	2,38
Вес грунта д=1,2м, с=1900кг/мі	22,8	0,1	2,28	1,1	2,51
Итого			10,92		12,02

<

Сравним полученное значение с данными проектной документации:

b_р=0,3м<b_пр=0,4м

Таким образом, несущая способность обеспечена.

Определение несущей способности фундаментов под внутренней стеной здания

Расчетные вертикальные нагрузки на 1м внутренней стены N=18,25кН/м. Глубина заложения фундаментов d_b=1,5м. Рабочим слоем является галечниковый грунт с песчаным заполнителем. Для данного грунта:

ц_II=43°, с=2кПа, г_II=20,21кН, линейной интерполяцией согласно табл. 4. [1] находим коэффициенты М_г=0,52, М_q=3,1, М_с=5,7.

Коэффициент условий работы для галечникового грунта по табл. 3 [7] г_с1 =1,4, а коэффициент условий работы г_с2 =1.

Коэффициент k принимаем равным 1,1, поскольку характеристики грунтов определены по данным СНиП 2.02.01-83, при b<10м коэффициент k_z=1. Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента г'_II=19кН.

Для определения ширины подошвы фундамента построим график R=f₁(b) по формуле 2.12 [39] и график p=f₂(b) по формуле 2.13. [39].

График R=f₁(b) строим по двум точкам (см. п.2.4.6).

График p=f₂(b) строим для нескольких значений A=b•1 и постоянном значении г_f вd=20•1,6=32кН/м², округленно 30 кН/м², в предварительных расчетах г_f•в рекомендуется принимать равным 20 кПа.

При b=0,1м

При b=0,2м

При b=0,3м

При b=0,4м

При b=0,6м

При b=0,8м

При b=1м

Полученные данные наносим на график (рис.2.25) и определяем ширину подошвы фундамента.



Рис. 2.25. График определения ширины подошвы фундамента

Таким образом, ширина фундамента должна составлять 0,2м.

Расчетное сопротивление грунта для принятой ширины подошвы фундамента по формуле 2.12. [39]:

Проверяем фактическое давление фундамента на основание. Нагрузка фундамента и грунта на его обрезах 12,02 кН/м

>,

следовательно необходимо произвести пересчет, увеличив ширину фундамента b=0,3м.



<

Сравним полученное значение с данными проектной документации:

b_р=0,3м<b_пр=0,4м

Таким образом, несущая способность обеспечена.

При проведении реконструкции здания и надстройки второго этажа увеличится величина нагрузок, передаваемых на основание. В связи с этим необходимо произвести сбор нагрузок и расчет по несущей способности.

Сбор нагрузок для здания с учетом надстройки.

Таблица 2.31 Сбор нагрузок на фундамент под наружную стену

Нагрузки	Нормативная нагрузка на единицу площади, кН/мІ	Грузовая площадь, м2	Нормативная нагрузка от грузовой площади, кН	Коэффициент надежности по нагрузке, табл.1. СНиП 2.01.07-85	Расчетная нагрузка, кН
Постоянные нагрузки
1. Покрытие
Асбестоцементные волнистые листы д=0,005м, с=1800кг/мі	0,09	27,3	2,457	1,2	2,95
Настил д=0,005м, с=500кг/мі	0,25	27,3	6,825	1,1	7,51
Стропила д=0,22м, с=500кг/мі	1,1	4,212	4,633	1,1	5,096
Утеплитель (шлак) д=0,1м, с=800кг/мі	0,8	27,3	21,84	1,3	28,39
2. Стена
Брус д=0,18м, с=500кг/мі	0,9	32,82	29,54	1,1	32,49
Штукатурный слой д=0,01м, с=1800кг/мі	0,18	32,82	5,91	1,3	7,68
Временные нагрузки
Равномерно распределенная нагрузка, табл.3. СНиП 2.01.07-85	2	27,3	54,6	1,2	65,52
Снеговая	1	27,3	27,3	1,4	38,22
Ветровая	1,17	32,82	38,4	1,4	53,76
Итого постоянная			71,205		84,116
Итого временная			120,3		157,5

Определяем нагрузки на наружную стену

В таблице 2.31 были определены нормативная и расчетная нагрузки на 7м длины фундамента. Нормативные нагрузки на 1м стены:

- постоянная

- временная

- суммарная

Расчетные нагрузки на 1м стены:

- постоянная

- временная

- суммарная

Таблица 2.32 Сбор нагрузок на фундамент под внутреннюю стену

Нагрузки	Нормативная нагрузка на единицу площади, кН/мІ	Грузовая площадь, м2	Нормативная нагрузка от грузовой площади, кН	Коэффициент надежности по нагрузке, табл.1. СНиП 2.01.07-85	Расчетная нагрузка, кН
Постоянные нагрузки
1. Покрытие
Утеплитель (шлак) д=0,1м, с=800кг/мі	0,8	50,31	40,25	1,3	52,32
2. Перекрытие
Балки д=0,18м, с=500кг/мі	0,9	34,56	31,104	1,1	34,21
Щиты д=0,04м, с=500кг/мі	0,2	100,62	20,124	1,1	22,14
3. Стена
Брус д=0,18м, с=500кг/мі	0,9	34,8	31,32	1,1	34,452
Штукатурный слой д=0,01м, с=1800кг/мі	0,36	34,8	12,53	1,3	16,29
Временные нагрузки
Равномерно распределенная нагрузка, табл.3. СНиП 2.01.07-85	2	50,31	100,62	1,2	120,74
Итого			235,95		280,152

Определяем нагрузки на внутреннюю стену

В таблице 2.32 были определены нормативная и расчетная нагрузки на 5,8 м длины фундамента. Нормативные нагрузки на 1м стены:

Расчетные нагрузки на 1м стены:

Определение несущей способности фундаментов под наружной стеной здания после реконструкции

Расчетные вертикальные нагрузки на 1м наружной стены N=27,36кН/м. Глубина заложения фундаментов d_b=1,5м. Рабочим слоем является галечниковый грунт с песчаным заполнителем. Для данного грунта:

ц_II=43°, с=2кПа, г_II=20,21кН, линейной интерполяцией согласно табл. 4. [7] находим коэффициенты М_г=0,52, М_q=3,1, М_с=5,7.

Коэффициент условий работы для галечникового грунта по табл. 3 [7] г_с1 =1,4, а коэффициент условий работы г_с2 =1.

Коэффициент k принимаем равным 1,1, поскольку характеристики грунтов определены по данным СНиП 2.02.03-89, при b<10м коэффициент k_z=1. Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента г'_II=19кН.

Для определения ширины подошвы фундамента построим график R=f₁(b) по формуле 2.12 [39] и график p=f₂(b) по формуле 2.13. [39].

График R=f₁(b) строим по двум точкам:

При b=0м

При b=1м

График p=f₂(b) строим для нескольких значений A=b•1 и постоянном значении г_f в•d=20•1,6=32кН/м², округленно 30 кН/м², в предварительных расчетах г_f•в рекомендуется принимать равным 20 кПа.

При b=0,2м

При b=0,3м

При b=0,4м

При b=0,6м

При b=0,8м

При b=1м

Полученные данные наносим на график (рис. 2.26) и определяем ширину подошвы фундамента.

Рис.2.26. График определения ширины подошвы фундамента

Таким образом, ширина фундамента должна составлять 0,4м.

Расчетное сопротивление грунта для принятой ширины подошвы фундамента по формуле 2.12. [39]:

Проверяем фактическое давление фундамента на основание. Нагрузка фундамента и грунта на его обрезах 12,02 кН/м.

<

Сравним полученное значение с данными проектной документации:

b_р=0,4м?b_пр=0,4м

Таким образом, несущая способность обеспечена.

Определение несущей способности фундаментов под внутренней стеной здания

Расчетные вертикальные нагрузки на 1м внутренней стены N=48,3кН/м. Глубина заложения фундаментов d_b=1,5м. Рабочим слоем является галечниковый грунт с песчаным заполнителем. Для данного грунта:

ц_II=43°, с=2кПа, г_II=20,21кН, линейной интерполяцией согласно табл. 4. [7] находим коэффициенты М_г=0,52, М_q=3,1, М_с=5,7.

Коэффициент условий работы для галечникового грунта по табл. 3 [7] г_с1 =1,4, а коэффициент условий работы г_с2 =1.

Коэффициент k принимаем равным 1,1, поскольку характеристики грунтов определены по данным СНиП 2.02.03-89, при b<10м коэффициент k_z=1. Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента г'_II=19кН.

Для определения ширины подошвы фундамента построим график R=f₁(b) по формуле 2.12 [39] и график p=f₂(b) по формуле 2.13. [39].

График R=f₁(b) строим по двум точкам (см. п 2.4.6).

График p=f₂(b) строим для нескольких значений A=b•1 и постоянном значении г_f вd=20•1,6=32кН/м², округленно 30 кН/м², в предварительных расчетах г_f•в рекомендуется принимать равным 20 кПа.

При b=0,2м

При b=0,3м

При b=0,4м

При b=0,6м

При b=0,8м

При b=1м

Полученные данные наносим на график (рис.2.27) и определяем ширину подошвы фундамента.

Рис. 2.27. График определения ширины подошвы фундамента

Таким образом, ширина фундамента должна составлять 0,5м.

Расчетное сопротивление грунта для принятой ширины подошвы фундамента по формуле 2.12. [39]:

Проверяем фактическое давление фундамента на основание. Нагрузка фундамента и грунта на его обрезах 12,02 кН/м

<.

Сравним полученное значение с данными проектной документации:

b_р=0,5м>b_пр=0,4м

Таким образом, несущая способность не обеспечена.

Исходя из условия увеличения нагрузки на основание, был произведен расчет по несущей способности, в результате чего можно сделать вывод о том, что произвести надстройку второго этажа не представляется возможным. С учетом увеличения нагрузки ширина фундаментов должна составлять 0,5м. По данным проектной документации ширина фундаментов составляет 0,4м. Анализируя характеристики здания и полученные результаты расчетов можно отметить нецелесообразность проведения реконструкции здания.

Тем не менее, интенсивное развитие современных технологий позволяет осуществить усиление конструкций фундаментов, поскольку расчет показал невозможность надстройки второго этажа только для внутренней стены, где значительна величина грузовой площади. Проведение мероприятий по усилению конструкций отдельных частей фундаментов позволит произвести надстройку второго этажа. Однако необходимо учитывать износ остальных конструктивных элементов, особенно в старой части здания. После проведения инструментального обследования здания будет выявлен полный перечень дефектов конструктивных элементов здания, что позволит разработать детальный перечень ремонтных мероприятий.

Технология проведения реконструкции

Укрепление фундаментов бетонными обоймами целесообразно производить в малоэтажных (3--4 этажа) зданиях без подвала с фундаментами из бутовой безрастворной кладки с большими щелями между отдельными камнями, заполненными грунтом или слабым раствором, имеющие незначительные напряжения и не требующие выполнения большого объема земляных работ (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Усиление наружных фундаментов:

1-- трубки для нагнетания цементного раствора, 2 -- бетон

Перед началом работ швы очищают от грунта и слабого раствора и продувают сжатым воздухом. В бетонных обоймах используют бетон класса В12,5 с мелким гравием, хорошо подвижный. Укрепление фундаментов допускается производить отдельными участками длиной 1,5--2 м, что исключает нарушение устойчивости слабой безрастворной кладки фундаментов. Работы выполняют одновременно на 2--3 захватках.

Укрепление кладки фундаментов железобетонными обоймами с последующим инъекцированием раствора-- наиболее эффективный способ ремонта ослабленных бутовых фундаментов, предотвращающий дальнейшее разрушение кладки и обеспечивающий снижение напряжения в грунте под их подошвой. В зависимости от конструктивных особенностей здания возможно и двухстороннее усиление. Одностороннее усиление обычно устраивают в зданиях без подвала.[35]

Последовательность работ по уширению фундаментов следующая: сначала отрывается грунт со всех сторон фундамента до отметки подошвы, при этом крутизна откосов принимается предельно допустимой для данного вида грунта. При необходимости устанавливается вертикальное крепление стенок котлована, ширина котлована с одной стороны на уровне подошвы -- до 1 м. После отрывки котлована до проектной отметки производятся очистка и насечка боковых граней фундамента. Для уширения ленточных фундаментов стены делят на захватки длиной 2--3 м. Отрывку выполняют через одну захватку. Промежуточные захватки отрывают после завершения работ и обратной засыпки с уплотнением грунта ранее отрытых участков стен.

В фундаментах сборного типа нередко происходит разрушение швов. Восстановление таких фундаментов может быть осуществлено методом смолизации, цементами или цементными растворами. Минимальная толщина уширения фундамента 15 см. Под рубашку (рис. 2.29) укладывают щебеночный слой толщиной 7--8 см с уплотнением.

Рис. 2.29. Уширение подошвы:

1 -- железобетонная обойма; 2 -- шпонка; 3 -- отверстие; 4 --анкерные стержни

Далее пробивают сквозные отверстия и борозды, в которые устанавливают арматурные сетки и отдельные стержни. Между собой арматурные элементы закрепляют электродуговой сваркой или вязкой проволокой. После установки опалубки конструкции бетонируют.[37]

Асбестоцементные кровли разбирают в последовательности, обратной их устройству. Первоначально снимают покрытие конька. Рядовое покрытие разбирают горизонтальными рядами по направлению от конька к свесу. Кровельное покрытие из листовой стали в местах примыкания к парапетам, трубам и на карнизных свесах снимают после удаления асбестоцементного покрытия. Штучные элементы, полученные от разборки, сортируют и укладывают в контейнеры для опускания и транспортировки на склад.

После снятия кровли начинают демонтаж конструкций крыши. В первую очередь разбирают деревянную обрешетку или опалубку, оставляя через 1,2--1,5 м по две доски для обеспечения устойчивости стропил и создания условий передвижения рабочим, ведущим демонтаж крыши.

После этого разбирают несущие конструкции крыши с инвентарных или неинвентарных подмостей. Разборку можно вести только после детального обследования технического состояния стропил и соответствующего усиления элементов, угрожающих обрушением. Наслонные стропила демонтируют, постепенно разбирая элементы, освобожденные от нагрузки, начиная со снятия скреплений.[36]

Из-за большой сложности и опасности работ по демонтажу перекрытий сначала тщательно обследуют состояние перекрытий независимо от результатов обследования, проведенного перед подготовкой технической документации. Это необходимо по двум причинам: 1) со времени разработки технической документации могли произойти значительные изменения, которые не учтены в проекте; 2) нет гарантии, что в документации не допущена ошибка, которая может привести к опасным последствиям во время разборки перекрытия.

После обследования перекрытия участки возможного обрушения следует укрепить снизу стойками. Деревянные перекрытия разбирают после удаления штукатурки, подшивки.

Чердачные перекрытия по деревянным балкам начинают разбирать после разрыхления и удаления утепляющей засыпки. При разрыхлении и погрузке в бункеры засыпку слегка увлажняют для уменьшения количества пыли.

Затем разбирают подборы или накаты и отбивают доски подшивки. Последней операцией при разборке деревянных перекрытий является демонтаж балок. Балку перед разборкой поддерживают веревками или временными подпорками таким образом, чтобы предотвратить ее обрушение. Затем снимают крепления анкеров к балке и перепиливают балку у опор. Второй конец балки можно освободить расширением гнезда в месте опоры и последующим поворотом балки в горизонтальной плоскости. [36]

Для выправления и укрепления выпучивающихся участков стен через 2--3 м по длине с двух сторон стен устанавливают сжимы из брусьев или пластин. Сжимы стягивают болтами через 100--120 см по высоте. При смене нескольких венцов отверстия для болтов в сжимах делаются овальной формы для обеспечения осадки стены. При устройстве проемов в деревянных стенах в косяках коробки устраивают паз, а на торцах венцов, обрамляющих проем, гребень. Косяки с помощью паза и гребня надежно соединяют с венцами стен. Деревянное здание в целом выравнивают с помощью домкратов и системы сжимов и подкосов. Последовательность и методы выправления стен определяют после выравнивания с помощью домкратов по горизонтали окладного венца и установления при этом размеров отклонений стен от вертикали. После выправления деревянных стен принимают меры по обеспечению их устойчивости, т. е. устанавливают сжимы и элементы жесткости в перекрытии здания. [36]

Для анализа наиболее эффективного направления проведения реконструкции необходимо провести оценку каждого варианта реконструкции - пристройка и надстройка, основываясь на показателях недостатка площадей.

Реконструкция здания пристройкой дополнительных помещений не обеспечивает выполнения требований норм по размещению необходимых по площадям помещений.

При строительстве второго этажа над уже существующим зданием и над проектируемой пристройкой позволит увеличить общую площадь. Данная величина общей площади позволит расположить в здании не только определенные требованиями нормативных актов помещения, но и помещения рекреации и подсобные помещения. Таким образом, после реконструкции в здании Колледжа разместятся актовый зал площадью 180,96м², обеденный зал площадью 69,7м², спортивный зал площадью 180,96м², библиотека площадью 69,7м², гардероб и вестибюль (40,41м²), учебные и административные помещения, холлы, санузлы.

Осуществление реконструкции пристройкой и надстройкой обеспечивает размещение всех необходимых помещений и приведение в соот...