Технологія заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет будівництва і архітектури

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність: 05.23.08 - Технологія та організація промислового

та цивільного будівництва

Технологія заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків

Акімов Сейран Февзійович

Київ 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі технології будівельного виробництва в Київському національному університеті будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент Осипов Олександр Федорович, професор кафедри технології будівельного виробництва Київського національного університету будівництва і архітектури.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Лівінський Олександр Михайлович, перший віце-президент Української академії наук (м. Київ),

кандидат технічних наук, доцент Галушко Валентина Олександрівна, кафедра технології будівельного виробництва Одеської державної академії будівництва і архітектури (м. Одеса).

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.056.03 к.е.н., доцент В.М. Погорельцев.

Анотація

Акімов С.Ф. Технологія заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 - технологія та організація промислового та цивільного будівництва. - Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2010.

Дисертація полягає у тому, що організаційно-технологічні моделі та технологічні рішення із заміни старих перекриттів на нові монолітні залізобетонні зведені в групи методів, що дозволяють вибирати з множини можливих варіантів раціональні технологічні рішення залежно від загальної просторової жорсткості і стійкості будинку та несучих конструкцій, при забезпеченні безпеки виконання робіт і техніко-економічної ефективності. Отримані результати доведені до рівня практичного застосування - інженерної методики вибору раціональної технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків. Результати наукових положень і висновки є теоретично обґрунтованими, підтверджені аналітичними розрахунками і впровадженими при проектуванні та виконанні робіт з реконструкції житлових будинків у м. Києві.

Ключові слова: реконструкція, житлові будинки, заміна перекриттів, раціональні методи, технологічні рішення.

Аннотация

Акимов С.Ф. Технология замены перекрытий при реконструкции жилых зданий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - технология и организация промышленного и гражданского строительства. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 2010.

Диссертация посвящена решению актуального проблемного вопроса разработки и обоснования основных положений технологии замены перекрытий при реконструкции жилых зданий старой застройки, которая обеспечивает повышение эффективности строительно-монтажных работ при сохранности исторической идентичности объекта реконструкции. Исследование условий реконструкции и строительно-технологических параметров зданий позволило установить основную группу факторов, влияющих на выбор рациональных методов замены перекрытий при реконструкции жилых зданий, которую можно рассматривать как доминирующую при выборе и обосновании возможных методов замены перекрытий при реконструкции жилых зданий старой застройки. Основными группами таких факторов (в порядке важности) являются: конструктивные решения здания; техническое состояние несущих конструкций и здания в целом; параметры фронта работ; объемно-планировочные решения.

Разработанные рациональные методы замены перекрытий имеют научное обоснование и сформированы исходя из принципа гарантированного обеспечения пространственной жесткости и устойчивости здания и отдельных конструкций в процессе его реконструкции. Область применения каждого из методов определяется технико-экономической эффективностью. Установлены рациональные организационно-технологические модели и технологические решения замены перекрытий, структура и режимы выполнения строительных процессов, позволяющие правильно организовать выполнение строительных процессов в зависимости от конкретных условий реконструкции и особенностей объемно-планировочного и конструктивного решения здания, категории общей пространственной жесткости и устойчивости здания на момент его реконструкции. Разработаны основные положения методики выбора рациональных технологических решений при замене перекрытий реконструируемых жилых зданий, базирующиеся на принципах системного подхода, предусматривающий всесторонний учет влияющих факторов и условий реконструкции, целенаправленного синтеза возможных технологических решений, предусматривающий формирование целей, системы критериев и принятие решений на отдельных процедурно-иерархических этапах технологического проектирования, а также использование типовых технологических решений и методов замены перекрытий, позволяющие существенно уменьшить размерность задачи выбора до обоснованной величины, повысить общий уровень технологии и безопасности работ.

Результаты научных положений и выводов являются теоретически обоснованными, подтвержденными аналитическими расчетами и доведены до уровня практического применения - инженерной методики выбора рациональной технологии замены перекрытий при реконструкции жилых зданий старой городской застройки. Внедрение основных результатов исследования в ряде проектных и строительно-монтажных организаций подтвердило достоверность основных результатов исследования и свидетельствует о практической целесообразности и технико-экономической эффективности их использования всеми строительно-монтажными и проектными организациями, занимающиеся проектированием и реконструкцией жилых зданий старой городской застройки.

Ключевые слова: реконструкция, жилые здания, замена перекрытий, рациональные методы, технологические решения.

Annotation

Akimov S.F. Technology of replacement of ceilings at the reconstruction of dwelling. - Manuscript.

Thesis on searching for scientific degree of the candidate of engineerings sciences in speciality 05.23.08 - Technology and organization of industrial and civil engineering. - Kyiv National University Of Construction And Architecture, Kyiv, 2010.

This thesis is about organizational technology models and technological solutions on reconstruction of old ceilings for new monolithic reinforce concrete gathered in groups by methods which allow to choose from the great number of possible variants as well as rational technological decisions depending on general spacious inflexibility and stability of building and bearings structures, in providing for safety of implementation of works and technical economy efficiency. The thesis results are taken to level of practical application of choice of rational technology of replacement ceilings at the reconstruction of dwellings. Results of scientific positions and conclusions are grounded in theory, confirmed by analytical calculations and implemented in works on the reconstruction of dwellings in Kiev.

Keywords: reconstruction, dwellings, replacement of ceilings, rational methods, technological decisions.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Реконструкція житлових будинків старої забудови міст України є важливою проблемою, що має велике соціальне значення та актуальність. Стара забудова складає значну частину всього житлового фонду великих і середніх міст України, вона, як правило, характеризується незадовільним станом (до 83 % від загального обсягу будинків) та має суттєвий моральний знос. Основним шляхом поліпшення техніко-економічних показників будинків старої забудови, в тому числі модернізації інженерних систем та обладнання, - є їхня реконструкція, яка дозволяє підтримувати житловий фонд у задовільному стані та поліпшити умови проживання населення.

Одним з найпоширеніших і трудомістких процесів, що здійснюються при реконструкції житлових будинків старої забудови, є заміна старих, переважно дерев'яних, перекриттів на нові залізобетонні перекриття, в тому числі монолітні. Тому, особливу актуальність набувають питання розробки й впровадження раціональних методів заміни перекриттів, що забезпечують ефективне виконання всього комплексу будівельно-монтажних робіт у складних умовах реконструкції.

Аналіз та узагальнення практичного досвіду і науково-дослідних робіт в області технології реконструкції житлових будинків, в тому числі при заміні перекриттів, дозволяє зробити висновок, що, незважаючи на широке коло виконаних досліджень, недостатньо вивчені і вимагають подальшого розгляду питання: дослідження факторів, які впливають на вибір раціональних методів заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови; обґрунтування раціональних методів та організаційно-технологічних рішень заміни перекриттів залежно від умов будівництва, технічного стану, просторової жорсткості й стійкості остову будинку, а також розробки основних положень методики, що дозволяють виконати формування і вибір методів і технологічних рішень, основні параметри яких відповідають будівельно-технологічним характеристикам та особливостям технічного стану будинків, що реконструюються, а також виробничим умовам конкретної реконструкції. Обґрунтування та вибір раціональних методів і технологічних рішень заміни перекриттів необхідно здійснювати як процес поетапного синтезування оптимальних рішень, що враховує загальну ступінь просторової жорсткості і стійкості будинку та систему факторів, які впливають. Дане положення приймається як робоча гіпотеза, що дозволяє вирішити актуальне проблемне питання - розробка та обґрунтування основних положень технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої забудови, що забезпечує підвищення ефективності будівельно-монтажних робіт при збереженні історичної ідентичності об'єкта реконструкції.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота відповідає одному з напрямків розвитку будівельної галузі - реконструкції промислових та цивільних будівель (Державна програма «Реконструкція житлових будівель перших масових серій» № 820, від 14 травня 1999 року). Наказу Держбуду «Про першочергові заходи щодо реалізації Послання Президента України Верховній Раді України «Україна: вступ до ХХІ століття». Дослідження відповідають планам пріоритетних науково-технічних робіт в галузі будівництва та тематичній спрямованості розробок, які виконуються на кафедрі технології будівельного виробництва Київського національного університету будівництва і архітектури - комплексна реконструкція старої забудови центральних районів міст України. Автор безпосередньо брав участь у виконанні держбюджетних тем: «Експертний висновок про технічний стан незавершеного будівництва інженерно-лабораторних корпусів № 1-3 інституту кібернетики НАН України» (№ 28000-04/116) і «Обстеження конструкцій, експертиза обсягів виконаних проектних і будівельно-монтажних робіт незавершеного будівництва (реставрації), у тому числі пам'ятників архітектури КММК «Мистецький Арсенал» у м. Києві» (№ 06/08-ДП).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності технології заміни старих перекриттів на нові монолітні залізобетонні перекриття при реконструкції житлових будинків на основі обґрунтування і розробки раціональних методів і технологічних рішень заміни перекриттів, параметри яких сформовані з урахуванням особливостей будівельно-технологічних характеристик будинку, що реконструюється, та умов виконання будівельно-монтажних робіт.

Досягнення поставленої в дисертації мети здійснюється на основі вирішення наступних основних задач:

аналіз сучасного стану і наукових досліджень з питання, яке розглядається;

дослідження факторів, які впливають на вибір раціональних методів заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови;

дослідження й обґрунтування раціональних методів та організаційно-технологічних моделей заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків;

розробка основних положень інженерної методики вибору раціональної технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків.

Область дослідження обмежується технологією заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої забудови міст України. Предмет дослідження - методи, технологічні рішення та організаційно-технологічні моделі виконання будівельних процесів і робіт при заміні старих перекриттів на нові перекриття з монолітного залізобетону.

Методи дослідження: аналіз і узагальнення (для обґрунтування актуальності, формування області та предмету дослідження, формування робочої гіпотези, мети та задач дослідження); статистичний аналіз (для встановлення основних будівельно-технологічних характеристик); систематизація і узагальнення (для встановлення категорії загальної просторової жорсткості та стійкості будинків та її взаємозв'язку з можливими методами і організаційно-технологічними моделями заміни перекриттів); експериментальні дослідження (для визначення ступеня обґрунтованості наукових положень, висновків та рекомендацій шляхом практичного використання їх у будівельних і проектних організаціях). Наукова новизна полягає у тому, що організаційно-технологічні моделі та технологічні рішення із заміни старих перекриттів на нові монолітні залізобетонні зведені в групи методів, що дозволяють вибирати з множини можливих варіантів раціональні технологічні рішення залежно від загальної просторової жорсткості й стійкості будинку та несучих конструкцій.

Практична значущість результатів дослідження полягає у тому, що розроблено та впроваджено у виробництво і проектування раціональні методи, практичні рекомендації та типові технологічні рішення заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови, а також розробці основних положень інженерної методики вибору раціональної технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків.

Особистий внесок здобувача:

групування факторів, які впливають на вибір раціональних методів заміни перекриттів в умовах реконструкції житлових будинків;

дослідження будівельно-технологічних характеристик та класифікація житлових будинків старої забудови за категоріями просторової жорсткості та стійкості;

розробка та обґрунтування методів заміни старих перекриттів на монолітні залізобетонні, які враховують загальну просторову стійкість і жорсткість будинків та несучих конструкцій;

аналітичні залежності та коефіцієнти, які враховують зниження експлуатаційної продуктивності, та область раціонального використання монтажних кранів при демонтажі конструктивних елементів житлових будинків;

основні положення інженерної методики вибору раціональної технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків.

Апробація роботи. Основні матеріали дисертації доповідалися і одержали схвалення на науково-практичних конференціях у Київському національному університеті будівництва і архітектури на підсекції «Технологія будівельного виробництва» (2001-2009 рр.); на міжнародній конференції «Сучасні проблеми відновлення та реконструкції будинків і споруд» (смт. Гурзуф, 2002 р.).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані в 13 наукових працях, з них 8 - у професійних виданнях, які входять до затвердженого ВАК України переліку, 4 доповідях в тезах конференцій.

Результати дисертаційної роботи реалізовані в «Рекомендациях по технологии замены перекрытий при реконструкции жилых зданий».

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, основних висновків, списку використаних джерел з 126 найменувань та додатків, викладена на 162 сторінках машинописного тексту, у тому числі 130 сторінок тексту, 32 сторінок рисунків і таблиць, 14 сторінок бібліографії та містить 46 сторінок додатків.

2. Основний зміст

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета й основні задачі дослідження, визначені його об'єкт і предмет, розкриті наукова новизна і практична значущість отриманих результатів. У першому розділі виконано аналіз досвіду виконання будівельно-монтажних робіт при заміні перекриттів житлових будинків старої міської забудови та аналіз наукових досліджень за обраною темою дисертації. Різні аспекти поставленої проблеми, що стосуються питань технології й організації реконструкції промислових підприємств і житлової забудови, будинків і споруд, а також обґрунтування раціональних методів виробництва і комплексної механізації будівельних процесів в умовах реконструкції, знайшли ґрунтовне висвітлення в роботах докторів технічних наук В.С. Балицького, Д.Ф. Гончаренка, В.М. Кірноса, О.М. Лівінського, В.В. Савйовського, В.І. Торкатюка, Р.Б. Тяна, С.А. Ушацького, В.К. Черненка, В.Т. Шаленного, кандидатів технічних наук В.Д. Жвана, М.І. Котляра, В.П. Мауля, О.Ф. Осипова, Є.Г. Романушка, Г.М. Тонкачеєва та інших вчених України та зарубіжжя. Незважаючи на широке коло виконаних досліджень, недостатньо вивчені і вимагають подальшого вивчення питання дослідження та оцінки будівельно-технологічних характеристик житлових будинків старої забудови. Технологічні рішення при заміні перекриттів житлових будинків мають, як правило, високий рівень складності, тому розробка основних положень методики, що дозволяє виконати формування і вибір методів та технологічних рішень, основні параметри яких відповідають будівельно-технологічним характеристикам і особливостям технічного стану будинків, що реконструюються, а також виробничим умовам конкретної реконструкції, є актуальним питанням дослідження.

У другому розділі були виявлені та згруповані фактори, які впливають на вибір раціональних методів заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків.

Дослідження та угрупування факторів виконано у три етапи. На першому етапі виконано аналіз та систематизація умов реконструкції та будівельно-технологічних характеристик житлових будинків старої забудови. Дослідження виконувалось на основі аналізу групи об'єктів-представників, що дозволило виділити основні групи факторів, які впливають на процес заміни старих перекриттів на монолітні залізобетонні перекриття. Виявлені фактори представлені наступними групами: група факторів А у складі об'ємно-планувальних рішень (підгрупа А.1), конструктивних рішень (А.2), технічного стану (А.3); група факторів Б у складі просторових (Б.1) і технологічних (Б.2) параметрів та параметрів часу (Б.3); група факторів В у складі архітектурно-історичної цінності (В.1); група факторів Г у складі організаційних умов і обмежень (Г.1). На другому етапі значущість сформованих груп факторів уточнювалася методом експертного опитування. Експертне опитування виконано за стандартними методиками. Спочатку досліджувалась значущість основних груп факторів (А.1 - А.3, Б.1 - Б.3, В.1), при цьому встановлено (рис. 1), що на вибір технології заміни старих перекриттів найбільш впливовими є конструктивні рішення (А.2, сума рангів 16), технічний стан (А.3, сума рангів 22), а також параметри фронту робіт (Б, - 24). При подальшому експертному опитуванні досліджувались фактори за складовими підгруп.

На рис. 2 показана діаграма рангів, яка отримана за результатами експертного опитування на прикладі дослідження підгрупи факторів А.2 - конструктивні рішення. Встановлено, що домінуючим є фактор А.2.4 - конструктивні рішення міжповерхових перекриттів (сума рангів 18). Наведені групи факторів на рис. 3, можна розглядати як домінуючі при виборі і обґрунтуванні можливих методів заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови. На третьому етапі виконувався статистичний аналіз та дослідження факторів сформованих груп з визначенням статистичних параметрів, які характеризують будівельно-технологічні особливості житлових будинків старої забудови.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Фактори які впливають на вибір технології заміни старих перекриттів при реконструкції житлових будинків: фактори Г.1 і В.1 - виявилися такими, що мають найменшу значущість, й отже були виключені з переліку факторів, які впливають на технологію заміни перекриттів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Конструктивні рішення й характеристики, які впливають на вибір технології заміни старих перекриттів при реконструкції житлових будинків

За результатами статистичного аналізу, які виконані за фактичними даними взятими з 67 об'єктів-представників, встановлені будівельно-технологічні характеристики та параметри фронту робіт. Для кожного фактору встановлені розмах вибірки {X_макс, Х_мін}, середнє значення Х_о, стандартне відхилення s, 90 % інтервал {Х_о ±1,64s} (рис. 4, а, б). Статистичний аналіз будівельно-технологічних характеристик за об'єктами-представниками дозволив виявити, що, наприклад, для умов м. Києва, основними об'єктами реконструкції є 3-4 поверхові житлові будинки (до 54 % від загального обсягу), як правило, прямокутної (55 %) і Г-подібної форми в плані (19 %), більшість з яких двопрольотні (67%), з величиною прольоту 5-7 м (49 %), висотою поверху 3,5-4,2 м (50 %).

У конструктивному відношенні об'єкти реконструкції являють собою переважно будинки жорсткої та умовно жорсткої конструктивної схеми, з цегляними поздовжніми (52 %) і поперечними (9 %) несучими стінами, стрічковими фундаментами неглибокого закладання з бутової (6 %) і цегляної (80 %) кладки, дерев'яними (75 %), збірними чи монолітними залізобетонними міжповерховими перекриттями (відповідно, 17% і 5%) та перекриттями над підвалами із цегляних сводиків (3 %). Дослідження показали, що будинки старої забудови м. Києва переважно мають незадовільний (48,5 %) та аварійний (29,4 %) технічний стан, несучі конструкції - стіни і фундаменти мають фізичний знос не більше 40-50 %, а міжповерхові перекриття - фізичний знос в межах 55-70 % (рис. 4, а) і підлягають повній заміні.



Рис. 3. Фактори, які впливають на вибір раціональних методів заміни перекриттів



Размещено на http://www.allbest.ru/

а

Размещено на http://www.allbest.ru/

б

Рис. 4. Розподіл житлових будинків за будівельно-технологічними характеристиками та технологічними параметрами:

а - фізичний знос перекриттів;

б - обсяги бетонних робіт на об'єкті.

Хо = 51.04; s = 13.27; 1,64s = 21.76; Хмакс = 80;

Хмін = 5; Хв=Xо+1,64s = 72.8; Хн=Xо-1,64s = 29.29.

Xо = 447.81; s= 263.61; 1,64s = 432.31; Хмакс = 2710.8;

Хмін = 43.7; Хв=Xо+1,64s = 880.12; Хн=Xо-1,64s =15.49.

У результаті досліджень параметрів фронту робіт встановлені середні величини цих параметрів, їх нижні і верхні межі, а також розподіл за частотою прояву. При реконструкції будинків, у середньому, можна виділити 2-3 дільниці (80 %), кожну дільницю поділяють на 2-4 захватки (70 %), будинки розчленовують на 4-6 яруси заміни перекриттів (73 %). Обсяги робіт на об'єкті характеризуються істотним розкиданням за величиною. Наприклад, при бетонуванні перекриттів, обсяг робіт може коливатися в межах від 50 до 1000 м³, при середніх обсягах - 400-500 м³ (див. рис. 4, б). Третій розділ присвячений організаційно-технологічному моделюванню, яке виконували з метою виявлення раціональних організаційно-технологічних рішень та методів заміни старих перекриттів на монолітні залізобетонні потоковими методами із забезпеченням просторової стійкості будинку в процесі реконструкції.

В основу дослідження і розробки раціональних методів заміни перекриттів покладений наступний принцип - технологія заміни перекриттів житлових будинків старої забудови повинна забезпечувати високопродуктивне виконання всього комплексу будівельно-монтажних робіт при одночасному гарантованому забезпеченні просторової стійкості й жорсткості окремих конструкцій і всього будинку в цілому протягом усього періоду його реконструкції. Реалізацію вищезазначеного принципу здійснювали послідовними дослідженнями і розробкою (рис. 5):

1. Науково-обґрунтованої системи домінуючих ознак, які адекватно описують особливості технічного стану і будівельно-технологічних характеристик житлових будинків старої забудови, які реконструюються;

2. Раціональних методів заміни перекриттів, які враховують умови реконструкції та особливості технічного стану і будівельно-технологічних характеристик житлових будинків старої забудови, які реконструюються;

3. Раціональних організаційно-технологічних моделей заміни перекриттів та способів механізації будівельних процесів для обґрунтованих груп методів.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Загальна схема методики дослідження

Систематизація і узагальнення будівельно-технологічних характеристик дозволила встановити, що житлові будинки старої міської забудови переважно характеризуються як масивні багатоповерхові кам'яні споруди (А) жорсткої (а₁) або умовно жорсткої конструктивної схеми (а₂), дво-, трьохпрольотні споруди, конструктивної системи (В) з несучими поздовжніми (b₁), поперечними (b₂) або поздовжніми і поперечними (b₃) стінами, з неповним каркасом (зовнішні несучі стіни й внутрішній каркас із цегляними стовпами (b₄), з дисками перекриттів (С) жорсткої конструкції: з дерев'яних конструкцій (c₁), деревометалевих конструкцій (c₂), металевих балок із залізобетонними монолітними настилами (c₃) та умовно жорсткої конструкції - з дерев'яних конструкцій без настилу або накату (c₄).

А={а₁, а₂},

В={b₁, b₂, b₃, b₄},

С={с₁, с₂, с₃, с₄}

Комбінація вище наведених факторів встановлює категорію загальної просторової жорсткості і стійкості будинку:

І категорія. Жорсткий і стійкий - фактор c₄ виключений при будь-якій комбінації інших факторів А={а₁, а₂}, В={b₁, b₂, b₃, b₄} і С={с₁, с₂, с₃}.

ІІ категорія. Недостатньо жорсткий і стійкий - фактор c₄ наявний при будь-якій комбінації факторів А={а₁, а₂}, В={b₁, b₂, b₃, b₄}.

Дослідження технічного стану житлових будинків і характерних пошкоджень несучих конструкцій показали, що основними причинами, які визначають характер і рівень зниження загальної просторової жорсткості й стійкості будинку є: ступінь зниження просторової жорсткості остову будинку (D): відсутні пошкодження (d₁); окремі пошкодження несистематичного характеру (d₂); систематичні пошкодження (d₃); технічний стан будинку (Е): добрий (e₁); задовільний (e₂); незадовільний і аварійний (e₃); ступінь пошкодження несучих конструкцій (F): слабкий (f₁); середній (f₂); сильний (f₃).

Комбінація факторів D = {d₁, d₂, d₃}, E = {e₁, e₂, e₃} і F = { f₁, f₂, f₃} встановлює ступінь зниження вихідної категорії загальної просторової жорсткості і стійкості будинку.

Категорію загальної просторової жорсткості й стійкості будинку потрібно встановлювати на основі сумісного аналізу конструктивної схеми будинку (категорія будинку - перша або друга), ступеня ослаблення просторової жорсткості і стійкості остову будинку (D-фактори), ступеня пошкодження несучих кам'яних конструкцій (F-фактори), а також загального технічного стану будинку в цілому (Е-фактори). Класифікація масивних цегляних будинків за категоріями загальної просторової жорсткості і стійкості, що отримана на основі систематизації класифікаційних ознак і критеріїв, представлена в табл. 1.

Таблиця 1. Класифікація масивних багатоповерхових цегляних житлових будинків за ступенем загальної просторової жорсткості і стійкості

Категорія загальної просторової жорсткості і стійкості будинку	Ступінь зниження просторової жорсткості остова будинку	Критерій	Технічний стан будинку	Критерій	Ступінь пошкодження несучих конструкцій	Критерій
		Якісна ознака		Кількісний показник		Кількісний показник
		Наявність і характер пошкоджень вертикальних і горизонтальних зв'язків		Фізичний знос, %		Відсоток зниження несучої здатності, %
Жорсткий і стійкий	Незначна	Пошкодження відсутні	Добрий	до 20	Слабкий	до 15
Недостатньо жорсткий і стійкий	Середня	Окремі пошкодження несистематич-ного характеру	Задовільний	до 40	Середній	до 25
Нежорсткий і нестійкий	Істотна	Систематичні пошкодження	Незадовіль-ний і аварійний	більше 41	Сильний	до 50

Розробка й обґрунтування раціональних методів заміни перекриттів виконано для виділених груп будинків, які характеризуються певною категорією просторової жорсткості й стійкості. Можливі методи заміни перекриттів формуються, виходячи з принципу гарантованого забезпечення просторової стійкості і жорсткості будинку та окремих конструкцій в процесі його реконструкції. Залежно від категорії загальної просторової жорсткості і стійкості будинку рекомендуються наступні методи (табл. 2). І метод - повний демонтаж перекриттів і улаштування нових; ІІ метод - поярусна заміна перекриттів; ІІІ метод - комбінована заміна перекриттів.

Сутність повного демонтажу старих перекриттів і улаштування нових перекриттів з монолітного залізобетону (метод І), полягає у послідовному розбиранні і демонтажі конструктивних елементів старих перекриттів будинку в повному обсязі і на всю висоту будинку з наступним виконанням робіт з улаштування нових монолітних перекриттів широким фронтом. Цей метод має три варіанти структури спеціалізованих потоків залежно від категорії загальної просторової жорсткості й стійкості будинку.

Інколи ступінь зниження загальної просторової жорсткості і стійкості будинку та його окремих частин може бути такий, коли конструктивно-технологічні заходи щодо підсилення й зміцнення будинку (С_М.У) за величиною капітальних витрат будуть перевищувати вартість демонтажу (С_Д) та влаштування нових монолітних перекриттів (С_У.М): С_М.У >> С_Д + С_У.М. В цих умовах загальну просторову жорсткість і стійкість будинку рекомендується забезпечувати суміщенням виконання робіт з розбирання та демонтажу старих перекриттів, з процесом зведення нових монолітних перекриттів - методи поярусної заміни перекриттів (метод II, табл. 2). Залежно від загального напрямку розвитку фронту робіт можна виділити два варіанти структури спеціалізованих потоків: ІІ.a - поярусна заміна перекриттів від нижніх ярусів до верхнього; ІІ.b - поярусна заміна перекриттів від верхніх ярусів до нижнього. Будинки, що скомпоновані з різнорідних секцій, і які відрізняються різними об'ємно-планувальними і конструктивними рішеннями, мають різну ступінь фізичного зносу, а також різну просторову жорсткість і стійкість окремих секції, рекомендується зводити комбінованим методом (метод ІІІ). Організаційно-технологічне моделювання процесів заміни перекриттів дозволило обґрунтувати раціональну (типову) сукупність організаційно-технологічних моделей для розглянутих груп методів, що включають типову структуру будівельних процесів, їх послідовність і технологічні режими (добова і змінна інтенсивність, тривалість окремих процесів і робіт), а також характер розбивки будинку на дільниці, захватки та яруси. Для обґрунтування розмірів ярусу (кількості перекриттів у складі одного ярусу) з позицій техніко-економічної ефективності, виконано економіко-математичне моделювання процесу поярусної заміни перекриттів з урахуванням розроблених варіантів організаційно-технологічних моделей. В якості критерію прийнята питома трудомісткість (q, люд.-дн./м²) и виробіток (В, м²/люд.-дн.).

Таблиця 2. Організаційно-технологічна характеристика методів заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків

Метод	Варіант структури спеціалізованих потоків	Схема розвитку потоків при заміні перекриттів	Структура спеціалізованого потоку (склад)	Категорія жорсткості і стійкості будинку
I. Повний демонтаж перекриттів і улаштування нових	I.а. Повний демонтаж перекриттів і улаштування нових без попереднього підсилення остову будинку та окремих конструкцій		1 - розбирання конструктивних шарів; 2 - демонтаж балок; 3 - зведення монолітних перекриттів	Жорсткий і стійкий
	I.b. Повний демонтаж перекриттів і улаштування нових з попереднім підсиленням окремих конструкцій		1 - підсилення окремих конструкцій; 2 - розбирання конструктивних шарів; 3 - демонтаж балок; 4 - зведення монолітних перекриттів	Недостатньо жорсткий і стійкий
	I.c. Повний демонтаж перекриттів і улаштування нових із забезпеченням загальної жорсткості і стійкості будинку та його частин підсиленням		1 - підсилення остову будинку; 2 - підсилення окремих конструкцій; 3 - розбирання конструктивних шарів; 4 - демонтаж балок; 5 - зведення монолітних перекриттів	Не жорстке і не стійке (жорсткість і стійкість будинку забезпечується попереднім підсиленням остова й конструкцій)
II. Поярусна заміна перекриттів	II.а. Поярусна заміна перекриттів від нижніх ярусів до верхніх		1 - підсилення окремих конструкцій; 2 - розбирання й демонтаж перекриттів; 3 - зведення монолітних перекриттів	Не жорсткий і не стійкий (жорсткість і стійкість будинку забезпечується певним порядком - поярусною заміною перекриттів)
	II.b. Поярусна заміна перекриттів від верхніх ярусів до нижніх		1 - підсилення остову та окремих конструкцій; 2 - розбирання й демонтаж перекриттів; 3 - зведення монолітних перекриттів	Не жорсткий і не стійкий (жорсткість і стійкість будинку забезпечується певним порядком - поярусною заміною перекриттів )

Економіко-математичне моделювання виконано за спеціально розробленою програмою. Результати представлені на рис. 6. Залежності питомої трудомісткості q та виробітку B від кількості перекриттів в одному ярусі (а) мають вигляд:

B = 1.4923e^0.7571a (2)

q = 67.012e^-0.757a (3)

Таким чином, за умови забезпечення просторової жорсткості й стійкості остову будинку, оптимальним розміром ярусу є від 2 до 3 перекриттів у одному ярусі. Дослідженнями трудомісткості розбирання старих перекриттів встановлено, що із збільшенням поверховості будинків, що реконструюються, питома трудомісткість зменшується (рис. 7). Це пояснюється зменшенням питомої ваги більш трудомістких робіт з демонтажу залізобетонних перекриттів у загальній трудомісткості.

Рис. 6. Залежність питомої трудоміс-тко¬сті q (люд.-дн./м2) і виробітку на 1 люд.-дн. В від кількості перекриттів в одному ярусі а.



Рис. 7. Залежність між питомою трудомісткістю розбирання перекриттів q і поверховістю будинку n

Врахування взаємозв'язку між моделюючим об'єктом і умовами його функціонування виконаний за допомогою оцінки ступеня зниження експлуатаційної продуктивності монтажних кранів залежно від умов стисненості монтажної зони:

=

/

, (4)

де - коефіцієнт, що враховує зниження експлуатаційної продуктивності провідної машини в i-х умовах реконструкції; - експлуатаційна продуктивність провідної машини в i-х умовах реконструкції; - експлуатаційна продуктивність провідної машини в нормативних умовах. Дослідження експлуатаційної продуктивності за спеціально розробленою програмою виконано на основі моделювання тривалості робочих циклів. На основі співставлення продуктивності крану в умовах реконструкції і нормативними умовами виконання робіт (рис. 8) отримана (за формулою 4) залежність коефіцієнту зниження продуктивності () від поверховості будинку (n), в умовах реконструкції (рис. 9), яка представлена формулою:

k_ст = 0.9621n^-0.0482 (5)

Рис. 8. Залежність експлуатаційної продуктивності баштових кранів Пе.н та Пе.р від поверховості будинку n

Рис. 9. Залежність коефіцієнта зниження продуктивності баштових кранів kст від поверховості будинку n, що реконструюють

Коефіцієнти, що враховують зниження експлуатаційної продуктивності монтажних кранів, які встановлені на основі моделювання тривалості робочих циклів в і-х умовах реконструкції, представлені у вигляді системи поправочних коефіцієнтів (табл. 3). Виконане дослідження техніко-економічної ефективності механізації процесів розбирання та демонтажу конструкцій, подавання бетонної суміші в перекриття дозволили встановити раціональну область застосування баштових кранів залежно від тривалості роботи на об'єкті (табл. 4), а також бетононасосів - від обсягів робіт на об'єкті та змінної інтенсивності бетонування (табл. 5).

Таблиця 3 Коефіцієнти, які враховують зниження експлуатаційної продуктивності баштових кранів при демонтажі балок

п/п	Вид крану і його типорозмір	Тривалість роботи на об'єкті, не менше, міс.
1	Баштові пересувні крани вантажопідйомністю до 5 т	1…1,5
2	Те саме, до 10 т	1,5… 2
3	Те саме, понад 10 т	2…3

Таблиця 4. Область раціонального застосування пересувних баштових кранів

/п	Поверховість будинків, що реконструюються, i	Поправочний коефіцієнт, kст
1	Одноповерховий будинок	0.95
2	Двоповерховий будинок	0.93
3	Триповерховий будинок	0.92
4	Чотириповерховий будинок	0.90
5	П'ятиповерховий будинок	0.89
6	Шестиповерховий будинок	0.87
7	Семиповерховий будинок	0.85

Для основних будівельних процесів з розбирання конструктивних шарів та демонтажу балок старих перекриттів, а також зведення нових монолітних перекриттів розроблені типові технологічні рішення, які враховують рекомендовані методи та організаційно-технологічні моделі заміни перекриттів, а також встановлену раціональну область застосування засобів механізації (рис. 10).

Таблиця 5. Область раціонального застосування бетононасосів

Вид та типорозмір (подача, м3/год.)	Мінімальний об'єм робіт на об'єкті, м3	Змінна інтенсивність бетонування, м3/зм., не менше
Причіпні бетононасоси
20	5…8	10
30	6…10	15
40	20	20
65	50	25
Автобетононасоси
40 - 65	25	25
80 - 100	30	30
120 і більше	50	50

Четвертий розділ присвячений розробці основних положень інженерної методики вибору раціональної технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків з урахуванням результатів виконаних досліджень. Положення методики поширюються на обґрунтування і вибір раціональних технологічних рішень при заміні старих перекриттів на нові перекриття з монолітного залізобетону в умовах реконструкції житлових будинків старої міської забудови. Загальна схема включає наступні чотири етапи (блоки):

І. Формування і систематизація вихідних даних за об'єктом реконструкції;

ІІ. Обґрунтування і вибір методу заміни перекриттів;

ІІІ. Вибір методів виконання будівельно-монтажних робіт, у тому числі робіт з демонтажу та розбирання конструкцій;

ІV. Розробка проектної технологічної документації.

В основу методики вибору раціональних технологічних рішень при заміні перекриттів житлових будинків, які реконструюються, покладені:

1) системний підхід при оцінці будівельно-технологічних характеристик будинку і умов реконструкції;

2) цілеспрямований синтез можливих технологічних рішень, реалізований як поетапна процедура технологічного проектування;

3) використання типових технологічних рішень (ТТР) і методів заміни перекриттів, що мають наукове й техніко-економічне обґрунтування.

Системний підхід передбачає всебічне урахування факторів і умов, що впливають на реконструкцію і реалізується процедурами будівельно-технологічного аналізу об'єкта реконструкції та умов виконання робіт з наступною систематизацією будівельно-технологічних характеристик за запропонованими ознаками: конструктивна схема, конструктивна система і конструктивна схема перекриттів, що визначають категорію загальної просторової жорсткості і стійкості будинку, а також ознак, що встановлюють ступінь зниження вихідної категорії загальної просторової жорсткості й стійкості будинку - ступінь зниження просторової жорсткості остова будинку (фактори D ={d₁, d₂, d₃}), технічний стан будинку (фактори E={e₁, e₂, e₃}) і ступінь пошкодження несучих конструкцій (фактори F={ f₁, f₂, f₃}).

Цілеспрямований синтез технологічних рішень передбачає формування цілей, системи критеріїв і прийняття рішень на окремих процедурно-ієрархічних етапах технологічного проектування: 1-й етап - вибір методу заміни перекриттів; 2-й етап - вибір методів виконання робіт: розбивка будинку на елементи фронту робіт (яруси, дільниці і захватки), визначення напрямку й послідовності заміни перекриттів; вибір способів механізації будівельних процесів, формування комплектів машин і бригад робітників; організаційно-технологічне моделювання процесу заміни перекриттів і вибір остаточного рішення; 3-й етап - розробка календарного плану виконання робіт, розрахунок матеріально-технічних ресурсів і техніко-економічних показників.

Використання типових методів заміни перекриттів і типових технологічних рішень виконання робіт дозволяє істотно зменшити розмірність задачі вибору до обґрунтованої величини і підвищити загальний рівень технології - обґрунтування і вибір здійснюється із сукупності раціональних науково-обґрунтованих, а також апробованих технологічних рішень і методів, раціональної області використання засобів механізації. Практичне впровадження основних результатів дослідження в ряді проектних і будівельно-монтажних організацій підтвердило достовірність та універсальність запропонованих рекомендацій.

Висновки

В дисертації наведені теоретичні узагальнення та експериментальні дослідження, якими встановлено, що обґрунтування та вибір раціональних методів і технологічних рішень із заміни перекриттів необхідно здійснювати як процес поетапного синтезування оптимальних рішень, що враховує загальну ступінь просторової жорсткості і стійкості будинку та систему факторів реконструкції, які впливають на параметри будівельних процесів.

Основні наукові і практичні результати роботи.

1. Вирішено актуальне прикладне проблемне питання щодо розробки та обґрунтування основних положень технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови, що забезпечує підвищення ефективності будівельно-монтажних робіт при одночасному забезпеченні загальної просторової жорсткості і стійкості будинку, а також безпечного виконання будівельно-монтажних робіт у процесі всього періоду реконструкції будинку.

2. Дослідження умов реконструкції й будівельно-технологічних характеристик житлових будинків дозволило виконати угрупування основних факторів, які можна розглядати як домінуючі при виборі і обґрунтуванні можливих методів заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови. Основними групами таких факторів (у порядку важливості) є: конструктивні рішення будинку; технічний стан несучих конструкцій та будинку в цілому; параметри фронту робіт; об'ємно-планувальні рішення.

3. Статистичний аналіз будівельно-технологічних характеристик за об'єктами-представниками дозволив виявити, що основними об'єктами реконструкції є 3-4-х поверхові житлові будинки (до 54 % від загального обсягу), як правило, прямокутної (55 %) і Г-подібної форми в плані (19 %), двопрольотні (67 %), з величиною прольоту 5-7 м (49 %), висотою поверху 3,5-4,2 м (50 %). У конструктивному відношенні це переважно будинки жорсткої та умовно жорсткої конструктивної схеми, з цегляними поздовжніми (52 %) і поперечними (9 %) несучими стінами, стрічковими фундаментами неглибокого закладання з бутової (6 %) і цегляної (80 %) кладки, дерев'яними (75 %), збірними і монолітними залізобетонними (відповідно 17 % і 5 %) міжповерховими перекриттями та перекриттями над підвалами із цегляних сводиків (3 %). Будинки старої забудови переважно мають незадовільний (48,5 %) та аварійний (29,4 %) технічний стан, несучі конструкції - стіни і фундаменти, - характеризуються як працездатні, а міжповерхові перекриття мають фізичний знос в межах 55-70%. Параметри фронту робіт характеризуються такими величинами і категоріями: будинки мають 2-3 дільниці (80 %), кожна дільниця розчленовується на 2-4 захватки (70 %), будинки розчленовуються на 4-6 ярусів заміни перекриттів (73 %). Обсяги робіт на об'єкті характеризуються істотним розкиданням за величиною.

4. На основі систематизації і узагальнення будівельно-технологічних характеристик та технічного стану встановлені категорії загальної просторової жорсткості і стійкості житлових будинків старої міської забудови, які покладені в основу класифікації будинків. З урахуванням виконаної класифікації будинків розроблені і обґрунтовані раціональні методи заміни перекриттів, виходячи із принципу гарантованого забезпечення просторової стійкості й жорсткості будинку й окремих конструкцій у процесі його реконструкції. Залежно від категорії загальної просторової жорсткості і стійкості будинку рекомендуються наступні методи:

І. Повний демонтаж перекриттів і улаштування нових;

ІІ. Поярусна заміна перекриттів;

ІІІ. Комбінована заміна перекриттів.

Область застосування кожного з методів визначається конструктивно-технічними критеріями (категорія стійкості) та техніко-економічними показниками (величина витрат на забезпечення просторової стійкості). Економіко-математичним моделюванням процесу поярусної заміни перекриттів встановлено, що за умови забезпечення просторової жорсткості й стійкості остову будинку, оптимальним розміром ярусу є не менше 2 перекриттів (поверхів), а також те, що із збільшенням поверховості будинків, питома трудомісткість зменшується, що пояснюється зменшенням питомої ваги більш трудомістких робіт з демонтажу залізобетонних перекриттів над підвалом у загальній трудомісткості.

5. На основі виконаного організаційно-технологічного і економіко-математичного моделювання отримані раціональні організаційно-технологічні моделі, а також залежності та коефіцієнти, які враховують зниження експлуатаційної продуктивності монтажних кранів в умовах реконструкції, та встановлені області раціонального застосування баштових кранів та бетононасосів при заміні перекриттів житлових будинків. В цілому продуктивність баштових кранів на процесах розбирання конструктивних елементів та демонтажу балок залежить від поверховості будинків, що реконструюються, зі збільшенням якої продуктивність падає; зниження продуктивності становить від 5 % (для одноповерхового будинку) до 15 % (для семиповерхових будинків). Баштові крани залежно від свого типорозміру мають таку раціональну область застосування за тривалістю роботи на об'єкті, яка повинна бути не менше для: баштових пересувних кранів вантажопідйомністю до 5 т - 1…1,5 місяця; до 10 т - 1,5…2 місяця; понад 10 т - 2…3 місяця.

В умовах заміни старих перекриттів при реконструкції житлових будинків старої міської забудови рекомендується застосовувати причіпні бетононасоси та автобетононасоси, які відрізняються мобільністю та мінімальними витратами на перестановку по фронту робіт. При цьому мінімальний обсяг робіт на об'єкті повинен бути не менше 5-8 м³, наприклад, для причіпних бетононасосів подачею 20 м³/год. та 25 м³ - для автобетонасосів подачею 40-65 м³/год. Відповідно, мінімальна змінна інтенсивність бетонування повинна бути не менше 10 та 25 м³/зм.

6. Розроблені основні положення інженерної методики вибору раціональної технології заміни перекриттів при реконструкції житлових будинків, які базуються на принципах системного підходу, що передбачає всебічне врахування факторів, що впливають, і умов реконструкції, цілеспрямованого синтезу можливих технологічних рішень, що передбачає формування цілей, системи критеріїв і прийняття рішень на окремих етапах технологічного проектування, а також використання типових технологічних рішень і методів заміни перекриттів.

7. Впровадження основних результатів дослідження в ряді проектних і будівельно-монтажних організацій підтвердило їх достовірність, що свідчить про практичну доцільність і техніко-економічну ефективність їхнього використання всіма будівельно-монтажними й проектними організаціями, що проектують та здійснюють реконструкцію житлових будинків старої міської забудови.

Список опублікованих праць за темою дисертації

перекриття будинок монолітний

1. Осипов О.Ф. Ефективність зведення монолітних багатоповерхових будинків / О.Ф. Осипов, С.Ф. Акімов // Будівельне виробицтво. - 2000. - Вип. 41. - С. 68-71. До особистого внеску здобувача належить проведення та результати експертного опитування.

2. Акимов С.Ф. Современное состояние и проблемы развития технологии монолитного железобетона в условиях реконструкции / С.Ф. Акімов // Шляхи підвищення ефективності будівництва в умовах формування ринкових відносин. - 2001. - Вип. 9. - С. 20-25.

3. Осипов А.Ф. Особенности объемно-планировочных и конструктивных характеристик реконструируемых жилых зданий г. Киева / О.Ф. Осипов, С.Ф. Акимов // Строительство и техногенная безопасность. - 2002. - Вып. 6. - С. 260-265. До особистого внеску здобувача належить дослідження об'ємно-планувальних і конструктивних рішень на об'єктах-представниках м. Києва.

4. Осипов А.Ф. Исследование и обоснование рациональных методов реконструкции жилых зданий / О.Ф. Осипов, С.Ф. Акимов // Строительство и техногенная безопасность. - 2003. - Вып. 8. - С. 37-40. До особистого внеску здобувача належить розробка технологічних варіантів реконструкції житлових будинків.

5. Осипов А.Ф. Методы возведения монолитных перекрытий при реконструкции жилых зданий / О.Ф. Осипов, С.Ф. Акимов // Містобудування та територіальне планування. - 2004 - Вип. 19 - С. 15-22. До особистого внеску здобувача належить розробка методів зведення монолітних залізобетонних перекриттів житлових будинків, що реконструюються.

6. Осипов А.Ф. Возведение монолитных перекрытий при реконструкции жилых зданий / О.Ф. Осипов, С.Ф. Акимов // Нові технології в будівництві. - 2005. - Вип. 1 (9). - С. 46-52. До особистого внеску здобувача належить класифікація масивних житлових цегляних будинків за ступенем загальної просторової жорсткості й стійкості будинків.

7. Осипов О.Ф. Реконструкции жилых зданий. Методы возведення монолитных перекрытий / О.Ф. Осипов, С.Ф. Акімов // Новини науки придніпров?я. - 2006. - Вип. № 3. - С. 9-15. До особистого внеску здобувача належить класифікація умов, що визначають технічну можливість застосування методів зведення монолітних перекриттів при реконструкції житлових будинків.

8. Осипов А.Ф. Разработка организационно-технологических моделей замены перекрытий в зданиях исторической застройки / О. Ф. Осипов, С. Ф. Акимов // Строительство и техногенная безопасность. - 2009. - Вып. № 29. - С. 101-108. До особистого внеску здобувача належить розробка основних організаційно-технологічних моделей спеціалізованих потоків при заміні перекриттів житлових будинків.

...