Реконструкция зданий и сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВПО ИрГУПС

Сибирский колледж транспорта и строительства

Отделение заочного образования

Специальность: 270802 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений.

Реконструкция зданий и сооружений

Иркутск 2014 г.



Содержание

1. Усиление конструкций. Виды усиления. Способы усиления

1.1 Усиление железобетонных конструкций

1.2 Усиление плит перекрытий

1.3 Усиление балок

1.4 Усиление колонн

1.5 Усиление стропильных ферм

2. Оценка дефектов и повреждений стальных конструкций

3. Пристройка к зданию

Список литературы



1. Усиление конструкций. Виды усиления. Способы усиления

Поврежденные в процессе эксплуатации конструкции, если их физический износ не превышает 40%, бывает значительно проще и дешевле восстановить, нежели заменить новыми. При небольших повреждениях конструкции ремонтируются (лечатся), а при значительных, представляющих опасность для несущей способности, - усиливаются. Однако усиление бывает необходимо не только при повреждениях или физическом износе конструкций, но также и при увеличении нагрузок, например, в результате реконструкции здания.

В практике усиления применяется широкий набор методов, которые позволяют добиться значительного увеличения прочности и долговечности конструкций. К ним относятся: устройство дополнительных опор, наращивание сечения, введение дополнительных связей; использование предварительно напряженных элементов и другие известные методы.

Виды усиления:

1. Временное выполняется на неопределенный период времени подсобными средствами

2. Постоянное выполняется расчет, проект, применяются новые строительные материалы, технологии. Усиление на продолжительный срок

3. Аварийное усиление, когда разрушение происходит в результате непредвиденных обстоятельств. Усиление подручными средствами на очень короткий срок времени до ликвидаций аварий

4. Перспективное усиление, усиление конструкций в случае возможного увеличения нагрузки

5. Усиление соединений и узлов элементов.

Способы усиления:

1. Замена старого на новое более современное

2. Увеличение поперечного сечения на основе расчетов и разными материалами (накладки)

3. Постановка дополнительных деталей

4. Изменение расчетной схемы конструкций

5. Усиление узлов спряжения конструкций, элементов и соединении деталей.

Окончательное решение об использовании того или иного метода принимается после тщательного технико-экономического анализа нескольких вариантов усиления.

1.1 Усиление железобетонных конструкций

Усиление железобетонных конструкций достаточно сложная инженерная задача, при решении которой нередко используются как широко известные, так и нетрадиционные методы. Следует отметить, что причин усиления железобетонных конструкций много; ошибки проектирования, дефекты изготовления и монтажа, износ конструкций в результате неудовлетворительной эксплуатации, увеличение нагрузки при реконструкции здания, неравномерные осадки фундаментов и т.п. В каждом отдельном случае необходимо разработать такую конструкцию усиления, которая бы отвечала требованиям прочности, долговечности и эстетического восприятия. Известно несколько принципиально отличных способов усиления железобетонных конструкций, классификация которых представлена на рис. 1.1. Повышение прочности конструкций в рассмотренных случаях обычно достигается двумя путями: во-первых, за счет передачи всей полезной нагрузки или ее части на конструкцию усиления; во-вторых, за счет увеличения несущей способности существующей конструкции. Оба пути, которые основательно будут рассмотрим ниже, в той или иной степени используются и при реконструкции зданий.



Рис. 1.1

1.2 Усиление плит перекрытий

Междуэтажные перекрытия выполняют важную роль в обеспечении пространственной жесткости здания, являясь горизонтальными диафрагмами. Поэтому при разработке конструкции усиления необходимо обеспечивать не только прочность, но и жесткость перекрытия. Применяется несколько способов усиления монолитных и сборных плит перекрытий. Рассмотрим некоторые из них.

Способ наращивания сечения состоит в нанесении на поверхность плиты нового слоя армированного бетона, класс которого, как правило, назначается на одну ступень выше класса бетона плиты.

Для обеспечения хорошего сцепления нового бетона со старым поверхность перекрытия очищается от инородных включений и промывается водой, после чего делается насечка зубилом на глубину 0,5-1 см. Если же бетон плиты был подвержен значительной коррозии или пропитан техническими маслами, то необходимо обеспечить шпоночное соединение между его новым и старым слоями. Для этого в перекрытии пробиваются сквозные отверстия размерами 8x8 см и шагом 50-80 см, в которые вставляются стержни усиления диаметром 6-8 мм.

Образуемые после бетонирования железобетонные шпонки воспринимают касательные усилия между новым и старым слоями при изгибе, обеспечивая их совместную работу. Возможны и другие способы, обеспечивающие совместную работу слоев. Эскиз усиления плит наращиванием представлен в таб. 1.1.

Таблица 1.1

После усиления потолочная поверхность плиты оштукатуривается или покрывается торкретбетоном.

1.3 Усиление балок

Метод усиления железобетонных балок назначается с учетом статической схемы, характера повреждений, степени армирования, вида, напряженного состояния и других специфических факторов, способных повлиять на прогнозируемую после усиления несущую способность. Широко известными методами усиления являются подведение под балку упругих или жестких опор, которые позволяют уменьшать расчетный пролет балки, в результате чего несущая способность может увеличиться в несколько раз. Однако их использование не всегда возможно по технологическим и эстетическим требованиям.



Рис. 3. Усиление зоны стыка плит перекрытия с ригелем: а - столиком, подвешенным на стальной пластине; б - то же, на стальных тяжах; в - то же, на хомутах; 1 - опорный столик (уголок); 2 - стальная пластина; 3 - ригель; 4 - швеллер; 5 - монтажный уголок; 6 - монтажный болт; 7 - ребристая панель; 8 - бетонный пол; 9 - пластина; 10 - стальной тяж; 11 - пластина опорного столика; 12 - ребро жесткости

1.4 Усиление колонн

Для усиления ствола железобетонной колонны существует большой арсенал методов, среди которых наибольшее распространение получили следующие: железобетонные обоймы; одностороннее и двухстороннее наращивание сечения; металлические обоймы ненапряженные и с предварительным напряжением хомутов; предварительно напряженные металлические распорки.

Усиление железобетонной обоймой (рис. 4 а) считается наиболее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны.



Рис. 4. Способы усиления колонн: а - железобетонная обойма; б - одностороннее наращивание; в - металлическая обойма; г - металлические распорки

здание железобетонный колонна реконструкция

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 5, удовлетворяющим требованиям.

Усиление колонн односторонним наращиванием сечения (рис. 4, 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 010-30 мм, устанавливаемых с шагом 500-800 мм. В связи с большой трудоемкостью усиления одностороннее наращивание применяется редко.

Усиление колонн стальной обоймой (рис. 4, 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 пред напряжения.

1.5 Усиление стропильных ферм

Усиление стропильных ферм в практике эксплуатации зданий встречается довольно часто. Причины усиления разнообразны. Это могут быть: дефекты изготовления (смещение арматурных каркасов, недостаточное предварительное напряжение нижнего пояса); дефекты из-за неправильной перевозки и монтажа; перегрузка фермы.

В каждом конкретном случае оценивается степень повреждения элементов фермы и выбираются способы их усиления. Нижний пояс фермы усиливается горизонтальной предварительно напряженной стержневой затяжкой из арматуры классов АН, AIII, 018-32 мм. Усилие натяжения затяжки обеспечивается торцевыми гайками и стягивающими струбцинами (рис. 5, а). Так как расстояние между парными тяжами затяжки небольшое, то для обеспечения требуемого натяжения ставятся промежуточные стальные распорки из уголка или швеллера с интервалом 3 м. При натяжении важно производить одновременное стягивание тяжей затяжек с обеих сторон, чтобы не допустить искривления нижнего пояса фермы. Ввиду того, что ферма чаще всего усиливается в полностью нагруженном состоянии, необходимо создавать высокое напряжение в затяжке порядка (0,6-0,8) Rsri.

Рис. 5. Усиление элементов стропильной фермы: а - нижнего пояса; б - опорного узла; в - промежуточного узла; 1 - горизонтальная затяжка; 2 - напрягаемые хомуты; 3 - балка (швеллер) для натяжения хомутов; 4 - стягивающая струбцина; 5 - промежуточная распорка

Верхний пояс фермы, а также сжатые элементы решетки можно усиливать стальной обоймой или распорками, ранее рассмотренными на рис. 5. Опорные узлы фермы, имеющие наклонные трещины, усиливаются напряженными хомутами, состоящими из уголков, горизонтальных пластин и стержневой арматуры. Напряжение в стержнях создается натяжными гайками с последующей приваркой стержней к уголкам обвязки (рис. 5. б). Аналогичным образом усиливаются промежуточные узлы фермы (рис. 5, в). После окончания натяжения хомутов и горизонтальных затяжек гайки привариваются к стержням (см. рис. 5, а, б) или срезаются (см. рис. 5., в).



2. Оценка дефектов и повреждений стальных конструкций

Дефекты и повреждения стальных конструкций в зависимости от причин, их вызывающих можно систематизировать на следующие группы:

1. Повреждения от силовых воздействий (статических и динамических) - разрывы, потеря устойчивости, трещины, расшатывание соединений и т.п.

2. Повреждения от механических воздействий - вмятины, прогибы, искривления, истирание и др.

3. Повреждения от физических воздействий - коробление и разрушение при высоких температурах, хрупкие трещины при отрицательных температурах.

4. Повреждения от химических (электрохимических и физико-химических) воздействий - коррозия металла.

Оценка степени конкретных повреждений производится по допускаемым отклонениям на соответствующие дефекты, регламентированные СНиП II-23-81*.

Оценка технического состояния конструкций по внешним признакам производится на основе определения следующих факторов:

геометрических размеров конструкций и их сечений;

наличия разрывов элементов конструкций;

наличия искривлений элементов;

состояния антикоррозионных защитных покрытий;

дефектов и механических повреждений;

состояния сварных, болтовых и заклепочных соединений;

степени и характера коррозии элементов и соединений;

отклонения элементов от проектного положения (расстояния между осями ферм, прогонами, отметок опорных узлов и ригелей и т.п.);

прогибов и деформаций.

Определение геометрических параметров конструкций и их сечений производится путем непосредственных измерений по рекомендациям п. 5.2 настоящего Пособия. При этом фиксируются все отклонения от их проектного положения.

Толщина элементов измеряется штангенциркулем с точностью до 0,05 мм; толщина элементов, имеющих доступ с одной стороны, измеряется с помощью ультразвуковых толщиномеров типа Кварц-6, Кварц-15; сечение сварных швов определяется с помощью шаблонов или снятием слепка пластиком (рис. 6); остальные размеры - с помощью стальной линейки и рулетки.

Для измерения толщины листа в слабо напряженной зоне может быть высверлено отверстие.

При измерении толщины элементов могут быть использованы также коррозионно-метрические скобы (рис. 7).

Каждый размер уточняется тремя измерениями в разных сечениях по длине элемента по защищенной поверхности.

Определение ширины и глубины раскрытия трещин в общем случае следует выполнять по рекомендациям п. 5.3 настоящего Пособия. Выявление трещин в металлических конструкциях производится путем тщательного визуального осмотра с использованием лупы с 6-8-кратным увеличением или микроскопа МИР-2.

Рис. 6 Схема измерения сечения угловых швов с помощью снятия слепка

1 - основной металл; 2 - наплавленный металл; 3 - подрезы основного металла; 4 - пластилин; 5 - слепок сварного соединения; 6 - угловая линейка; 7 - размеры катетов шва



Рис. 7. Измерительные устройства для замера толщины элементов стальных конструкций

а - микрометр; б - штангенциркуль со стрелочным индикатором; в - механический толщиномер; г - коррозионно-метрическая скоба; д - скоба с раскрывающейся рамкой; е - раздвижная скоба

Признаками наличия трещин могут быть подтеки ржавчины, выходящие на поверхность металла, и шелушение краски.

Для уточнения наличия трещин можно хорошо заточенным зубилом снимать небольшую стружку вдоль предполагаемой трещины, раздвоение которой говорит о наличии трещин.

Для выявления трещин можно пользоваться керосином. Для этого очищенная поверхность смачивается керосином, который проявляет очертание трещины.

Основными дефектами и повреждениями стальных конструкций, которые выявляются при визуальных натурных обследованиях, являются:

в элементах конструкций - прогибы отдельных элементов и всей конструкции, винтообразность элементов, выпучивания, местные прогибы, погнутость узловых фасонок, коррозия основного металла и металла соединений, трещины;

в сварных швах - дефекты формы шва (неполномерность, резкие переходы от основного металла к наплавленному, наплывы, неравномерная ширина шва, кратеры, перерывы) и дефекты структуры шва (трещины в швах или околошовной зоне, подрезы основного металла, непровары по кромкам и по сечению шва, шлаковые или газовые включения, или поры);

в заклепочных соединениях - зарубки, смещение с оси стержней и маломерность головок, избыток иди недостаток по высоте потайных заклепок, косая заклепка, трещиноватость или рябина заклепки, зарубки металла отжимкой, неплотные заполнения отверстий телом заклепки, овальность отверстий, смещение осей заклепок от проектного положения;

дрожание и подвижность заклепок, отрыв головок, отсутствие заклепок, неплотное соединение пакета.

Помимо указанного в конструкциях из алюминиевых сплавов выявляются места их контакта с коррозиеактивным материалом.

При обследовании отдельных видов стальных конструкций необходимо учитывать их особенности и условия эксплуатации.



3. Пристройка к зданию

Пристройка элементов малых архитектурных форм к фасадным поверхностям в виде объемных элементов полной заводской готовности реконструируемых зданий позволяет увеличивать площади помещений с минимальными затратами труда. Эффект пристройки объемов повышается при комплексном выполнении работ, т.е. когда наряду с возведением мансардного этажа осуществляется пристройка объемов, что позволяет выполнять работы без отселения жильцов.

Используются объемные элементы из сборного железобетона, металлокаркасные с многослойным стеновым ограждением и перекрытиями; комбинированные - с железобетонным перекрытием и многослойной конструкцией стен каркасного типа и др. Они могут быть использованы при реконструкции как панельных, так и кирпичных зданий.

Наиболее технологичным является применение объемных блоков в виде эркеров. Заводская технология позволяет организовать производство объемных элементов полной заводской готовности с отделкой внутренних и наружных поверхностей, с установкой оконных заполнений. При этом обеспечивается контроль качества работ на всех этапах производства, что очень важно при повышении эксплуатационной надежности зданий.

Эркерные объемные элементы различной геометрической формы включают в себя элементы стенового ограждения и перекрытия, что позволяет получать пространственно-жесткий недеформируемый элемент.

Пристройка эркеров к кирпичным стенам предусматривает размещение распорных анкеров в кладке с последующим соединением связей с закладными деталями.

Использование объемных блоков требует специальной подготовки площадки и технологии возведения самостоятельных фундаментов. Требования к возведению фундаментов должны максимально исключать недопустимые осадки, обеспечивать их равномерность, а также снижать негативное влияние на фундаменты реконструируемого здания. В зависимости от габаритных размеров и массы эркерных элементов наиболее рациональным является устройство фундаментов в виде свайного основания с ростверком. При этом сваи выполняются буронабивными, что позволяет исключать влияние производства работ на существующие фундаменты.

Возведение фундаментов состоит из следующих операций: рытье приямков и выбуривание отдельных скважин глубиной 3,0-3,5 м под сваи диаметром до 500 мм; армирование сварными каркасами и укладка бетонной смеси. Затем выполняются работы по устройству ростверка, объединяющему сваи, которые включают в себя установку опалубочных щитов, армокаркасов, укладку и уплотнение бетонной смеси. При этом должен сохраняться единый монтажный горизонт, соответствующий отметке установки низа эркерных блоков по всему периметру здания.

Бурение скважин может производиться шнековым буром, а подача и укладка бетонной смеси - автобетоновозом, оснащенным выносным лотком. Использование пластичных смесей позволяет осуществлять укладку с минимальным вибрационным уплотнением. После набора не менее 50% прочности осуществляется монтажный цикл.

Доставка эркерных блоков производится автотранспортом без промежуточного складирования. Для выверки, временного и окончательного крепления используются леса, а также навесные подмости, устанавливаемые на монтируемый элемент до его установки.

Особое внимание при этом уделяется качеству устройства стыковых соединений, изоляции закладных деталей, устройству швов, их герметизации и теплоизоляции стыков.

Для жилых зданий с кирпичными стенами крепление эркерной части осуществляется с использованием металлических связей, располагаемых в стене на уровне закладных деталей.

Результатами реконструкции являются снижение морального износа здания, повышение архитектурной выразительности и увеличение жилых площадей.

Объемные блоки выполняются в виде одиночных или спаренных блоков с максимальными размерами, равными одинарному или двойному шагу внутренних стен (рис. 7.7). Перекрытия выполняются из железобетона, а элементы стен -- из металлоконструкций с эффективным утеплителем.

Рис. 8. Общий вид пристраиваемых блоков: а - двухсекционного; б - односекционного

Внутренние поверхности облицовываются гипсокартонными плитами, а наружные - тонкостенными железобетонными плитами с разрезкой, подобной защите фасадов при утеплении. Общая масса блока размером в плане 2,4x2,6 м составляет 1,6-2,3 т, а 2,8x5,4 м - 2,8-3,4 т.

Степень готовности объемного элемента повышается за счет устройства электропроводки, а также системы теплоснабжения. Значительный интерес представляют напольные системы отопления, располагаемые под поверхностью чистого пола. Это позволяет отказаться от навешиваемых отопительных приборов и системы разводки, что существенно снижает массу блоков, повышает экологию помещения и увеличивает коэффициент полезного использования площадей.

Процесс возведения пристраиваемых объемных блоков заключается в устройстве самостоятельных фундаментов с последующей установкой блоков монтажных элементов. Конструктивное решение в виде взаимопересекающихся плоскостей позволяет осуществить стык в горизонтальной плоскости, исключающий "мостики холода" и попадание атмосферных осадков.

Полная заводская готовность пристраиваемых блоков в ряде случаев предусматривает перенос системы центрального отопления, канализации и водоснабжения в специальный канал. Это связано с высокой степенью износа инженерных систем и необходимостью их модернизации.

¦

сс

к

пс

а

пс

Ц1

31 Н]

с]

ю

Эг 6 н л

X

к

Основными преимуществами данной технологии являются сравнительно низкая масса блоков и их полная заводская готовность. Эти показатели являются определяющими при выборе метода реконструктивных работ без отселения жильцов.



Список литературы

1. И.С. Гучкин. Техническая эксплуатация и реконструкция зданий, г. Москва, 2011 г.

2. М.В. Калинин, С.Д. Сокова. Оценка технического состояния зданий, г. Москва, 2008 г.

3. А.Ф. Юдина. Реконструкция и техническая реставрация зданий и сооружений, г. Москва, 2010 г.

4. В.В. Федоров. Реконструкция и реставрация зданий, Москва, 2003 г. (дополнительная).

5. Г.В.Ю. Девятаева. Технология реконструкции и модернизации зданий, Москва, 2003 г. (дополнительная).

Размещено на Allbest.ru

...