авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |

«База нормативной документации: А.А. Афанасьев, Е.П. Матвеев РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ Часть I Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий ...»

-- [ Страница 3 ] --

Разрушение бетона сжатой зоны свидетельствует о потере несущей способности конструкции.

Появление в изгибаемых элементах поперечных трещин, проходящих через все сечение, связано с воздействием дополнительного изгибающего момента в горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости действия основного изгибающего момента.

Трещины в зоне опорной части балок и плит перекрытий указывают на нарушения в анкеровке преднапряженной арматуры, а также недостаточное косвенное армирование. Смятие опорных частей сборных плит является следствием нарушения технологического процесса - замоноличивания пустот опорной части или их заполнения бетонными вкладышами.

В изгибаемых элементах появление трещин сопутствует увеличению прогибов и углов поворота. Аварийными следует считать прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета при ширине раскрытия в растянутой зоне более 0,5 мм.

Оценка прочностных и деформативных характеристик бетонных и железобетонных конструкций реконструируемых зданий является наиболее трудоемкой и важной операцией. Достоверные результаты способствуют принятию решения по сохранению конструкций здания, предотвращению аварийных ситуаций, разборке и ограждению зоны аварийных конструкций.

Оценка повреждения железобетонных конструкций классифицируется как слабая при снижении несущей способности до 15 %, средняя - до 25 %, сильная - до 50 % и полная - свыше %.

Получение достоверных данных о состоянии железобетонных конструкций связано со степенью точности натурных исследований. На основании полученных результатов дается оценка остаточной несущей способности и эксплуатационной пригодности железобетонных конструкций. В основе оценки заложен принцип расчета несущей способности и эксплуатационной пригодности согласно СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции». На первом этапе определяются несущая способность сечений, прогибы, ширина База нормативной документации: www.complexdoc.ru раскрытия трещин. Эти данные сравниваются с реальным состоянием конструктивных элементов.

Если acrc [acrc];

f [f], то конструкция считается пригодной к дальнейшей эксплуатации без усиления или восстановления.

Здесь приняты обозначения: F - фактическое внешнее усилие (продольная сила N, изгибающий момент М, поперечная сила Q);

Fn - теоретическая несущая способность сечения элемента;

S фактические геометрические размеры сечения;

Rbn - нормативное сопротивление бетона, определенное по фактической кубиковой прочности бетона Rsn, gb - коэффициент надежности по бетону;

gbi - коэффициент условий работы бетона конструкций.

По фактическому значению средней кубиковой прочности бетона, полученной в результате прямых или неразрушающих методов диагностики, определяется коэффициент Киз. Затем по СНиП 52-01-2003 устанавливаются класс бетона и все характеристики, необходимые для расчета железобетонных конструкций.

Коэффициент изменчивости свидетельствует о степени повреждения материала конструкций. При его значениях менее 0,8 эксплуатация конструкций без дополнительных мероприятий по разгрузке и временного крепления недопустима. В этом случае целесообразность расчета отпадает, так как требуется принятие более радикальных решений. Если Киз 0,8, то производится расчет конструкций. При расчете принимается фактическая площадь сечения арматуры с учетом коэффициента Кd, учитывающего степень ослабления площади сечения арматуры коррозией База нормативной документации: www.complexdoc.ru где d0 - исходный диаметр арматуры;

- средний сохранившийся диаметр прокоррозированной арматуры с доверительной вероятностью 0,95.

где di - выборочные значения диаметра;

Sdk - среднее квадратичное отклонение;

t0,95 - коэффициент Стьюдента;

Rsn нормативное сопротивление арматуры;

gs - коэффициент надежности по арматуре;

gsi - коэффициент условий работы арматуры;

acrc, f - расчетная ширина раскрытия трещин и прогиб, вычисленные при фактических прочностных характеристиках бетона и арматуры;

[acrc], [f] - допустимые ширина раскрытия трещин и прогиб.

Если в результате расчета разница между полученными и допустимыми по нормам значениями не превышает 25 %, то выполняются расчеты второго этапа, где методами статического моделирования определяются надежность конструкции и ее безотказная работа по первой и второй группам предельных состояний.

В случае невыполнения одного из неравенств конструкцию необходимо усилить.

§ 2.7. Дефекты крупнопанельных зданий Малоэтажные крупнопанельные здания первых серий практически являлись экспериментальным полигоном по отработке как конструктивных, так и технологических регламентов будущих массовых серий полносборного строительства жилья. В этой связи неизбежны конструктивные, архитектурно-планировочные и технологические недостатки, База нормативной документации: www.complexdoc.ru которые со временем эксплуатации способствовали возникновению дефектов в зданиях.

Опыт эксплуатации показал, что повреждения начинаются в наиболее уязвимых местах конструкций. Такими являются места сопряжения различных материалов и конструкций;

узлы опирания внутренних, наружных стен и плит перекрытия;

места ввода коммуникаций;

стыки отвода атмосферных вод, наружных стеновых панелей, выступающие элементы балконов, козырьков и парапетов.

Дефекты панельного строительства можно представить в виде трех блоков, представляющих собой: дефекты, возникающие на стадиях изготовления конструктивных элементов, монтажа конструкций и технической эксплуатации зданий.

Наиболее характерные дефекты и причины их возникновения приведены в таблице 2.9.

Таблица 2. Классификация дефектов панельных зданий первых массовых серий Взаимосвязь строительных конструкций и функционирование здания как сложной строительной системы приводят в ряде случаев к компенсации дефектов, но в большинстве - к развитию их зоны, вовлечению в процесс старения и разрушения прилегающих База нормативной документации: www.complexdoc.ru участков и здания в целом. Анализ дефектов конструкций и аварий показывает, что они вызваны действием как одной, так и совокупностью комплекса причин. Ошибки проектных решений составляют 4 % дефектов;

низкое качество изготовления деталей и конструкций - 17,6 %;

низкое качество монтажа - 41,6 %;

неудовлетворительная эксплуатация зданий - 8 %;

совокупность различных причин - 17,6 %. По времени проявления недостатки распределяются следующим образом: на период строительства 48 %, на окончание строительства (период сдачи объекта) - 20 %;

на процесс эксплуатации - 22 %, на период после капитального ремонта - 3 %.

Заводское изготовление сборных конструкций крупнопанельного домостроения характеризуется различными технологиями и оборудованием для производства работ, которые в совокупности дают представление о качестве конструкций, их долговечности и эксплуатационной надежности. В этом плане существенное значение приобретают процессы приготовления бетонных и других строительных смесей, технология укладки и вибрационных режимов уплотнения, режимы тепловой обработки ускоренного твердения, качество форм и их геометрическая неизменяемость.

Приготовление бетонной смеси является одним из важных технологических переделов, существенно влияющих на однородность материала и в конечном итоге на физико механические характеристики. Весьма важными являются точность дозирования составляющих, учет влажности, однородность перемешивания.

В период начала массового крупнопанельного строительства отсутствовали эффективные средства управления технологическими свойствами бетонных смесей. Основным приемом улучшения удобоукладываемости являлось повышение фактора В/Ц. Это приводило к снижению плотности материала и, соответственно, морозостойкости. Избыточная вода, не вступая в химические реакции с цементом, остается в бетоне в виде пор или капилляров, испаряется, оставляя воздушные поры. В результате этого бетон ослабляется, и чем выше В/Ц, тем ниже прочность бетона.

При снижении фактора В/Ц технологические свойства бетона ухудшаются. Жесткий бетон для его уплотнения требует мощного воздействия вибрационными или виброударными режимами. При этом достаточно трудно получить высокую однородность и степень База нормативной документации: www.complexdoc.ru уплотнения. Известно, что недоуплотнение бетона на 1 % приводит к потере прочности на 5-8 %.

Снижение однородности бетона наблюдается при использовании как подвижных смесей за счет частичного расслоения, так и жестких смесей в результате недоуплотнения определенных зон.

Наиболее ярко эти эффекты проявились при кассетном производстве внутренних стеновых панелей, где степень неоднородности достигала 20-40 %. При изготовлении однослойных керамзитобетонных панелей наружных стен разброс плотности по толщине панелей достигал 30 % и более.

По действующим нормам расчетное сопротивление бетона оценивается зависимостью где VH - коэффициент вариации, оценивающий колебания прочности бетона (среднее значение по СНиП VH = 13,5 %);

R прочность бетона;

К - коэффициент безопасности по бетону.

Коэффициент безопасности К учитывает возможное ослабление конструкции вследствие ряда неблагоприятных технологических факторов.

Если фактическая средняя прочность бетона будет соответствовать проектной, а коэффициент вариации 13,5 %, то нормативные сопротивления будут иметь обеспеченность 97,7 %.

На рис. 2.15 показано влияние однородности (коэффициента вариации) на среднюю прочность бетона. С уменьшением коэффициента вариации можно снизить требования к средней прочности бетона, в то время как с увеличением этого показателя требуется увеличивать нормативное сопротивление бетона в конструкции.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2.15. Влияние однородности на среднюю прочность бетона Оценка однородности бетона изготавливаемых конструкций не имела достаточного оснащения контрольными средствами ультразвуковой дефектоскопии, что приводило к снижению их качества.

Весьма характерным примером служат дома серии К-7, где вследствие неоднородности материала плит перекрытий наблюдаются зоны минимальной прочности, приводящие к значительным прогибам и разрушению перекрытий.

Усадка бетона. Большое влияние на долговечность конструкций, соприкасающихся с атмосферой, является усадка бетона, которая проявляется в образовании усадочных трещин. Усадка бетона зависит от его состава и свойств используемых для его приготовления материалов. Увеличение усадочных явлений наблюдается при повышении содержания цемента и воды, использовании мелкозернистых и пористых заполнителей. Как правило, наличие усадочных трещин является источником интенсивных разрушений поверхностного слоя бетона при воздействии атмосферных осадков и отрицательных температур.

Интенсивность процессов существенно возрастает при наличии в атмосфере химически активных элементов.

Деструктивные процессы, протекающие в твердеющем бетоне, как правило, связаны с тепловлажностными условиями его обработки. Максимальное воздействие при этом наблюдается в ранние сроки набора прочности бетоном.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Деформации твердеющего бетона, как правило, вызывают деструктивные процессы как при тепловой обработке в заводских условиях, так и при производстве бетонных работ в построечных условиях. Они проявляются в образовании микротрещин, расширении капилляров, снижении адгезии крупного заполнителя и сцепления арматуры с бетоном.

Рассматривая сечение конструктивного элемента по высоте, имеем два вида деформаций, являющихся следствием градиента температурно-влажностного воздействия. При открытых поверхностях и влажности воздуха менее 50 % наблюдается появление усадочных трещин поверхностных слоев бетона, а при прогреве бетона в термоактивной опалубке - появление усадочных деформаций в нижней зоне. Эти процессы особенно часто сопровождают технологию монолитного строительства, когда создание идентичных условий по толщине конструкции практически невозможно или затруднено.

На долговечность бетонов и, соответственно, железобетонных конструкций влияют такие свойства, как плотность, проницаемость и морозостойкость.

Коррозия бетона. Фактором, существенно влияющим на долговечность бетонных и железобетонных конструкций, является коррозия от агрессивных сред.

Степень агрессивности бетонных и железобетонных конструкций определяется для жидких сред наличием и концентрацией агрессивных реагентов, температурой, напором или скоростью движения жидкости у поверхности. Для газовых сред - видом и концентрацией газов, растворимостью их в воде, влажностью и температурой среды. Для твердых сред (соли, аэрозоли, пыли) - дисперсностью, растворимостью в воде, влажностью окружающей среды.

В зависимости от глубины разрушения бетона при коррозии имеют место слабо-, средне- и сильноагрессивные среды.

В таблице 2.10 приведены требования по допустимой глубине разрушения бетона за 50 лет эксплуатации.

Таблица 2. Допустимая глубина разрушения бетона за 50 лет эксплуатации База нормативной документации: www.complexdoc.ru Глубина разрушения бетона, см Степень агрессивности Железобетонные конструкции Бетонные конструкции Неагрессивная 1 Слабоагрессивная 1-2 2- Среднеагрессивная 2-4 4- Сильноагрессивная 4 Достаточно отметить, что интенсивность разрушения при появлении первых признаков коррозии возрастает по зависимости, пропорциональной квадрату времени. Поэтому своевременное проведение предупредительных ремонтов позволяет приостановить либо существенно снизить скорость разрушения.

Обеспечить долговечность арматуры в бетонах возможно повышением плотности самих бетонов, уменьшением их проницаемости, путем введения ингибирующих и уплотняющих добавок.

Статистическая оценка состояния железобетонных конструкций крупнопанельных зданий показывает, что наибольшей интенсивности разрушения подвержены конструктивные элементы, имеющие непосредственный контакт с атмосферными воздействиями: наружные стены;

балконы, парапетные плиты, а также стыковые соединения, подверженные периодическому замачиванию. В реальных условиях эксплуатации зданий долговечность конструктивных элементов существенно ниже нормативных значений. Так, для многих конструкций при сроке эксплуатации 30 лет образовались дефекты, существенно снижающие их несущую способность и эксплуатационную надежность.

Транспортирование сборных конструкций в ряде случаев вызывает образование дефектов в виде трещин, сколов, загрязнения наружных поверхностей. Условиями База нормативной документации: www.complexdoc.ru транспортирования предусматривается расположение конструктивных элементов в положении, близком к проектному.

Так, для балочных конструктивных элементов следует предусматривать опирание на две опоры. Для плит перекрытий, наружных стеновых панелей, панелей внутренних стен и других плоскостных элементов - размещение на упругие элементы по всей плоскости опирания, а их транспортирование - в наклонном положении на спецсредствах (панелевозах, плитовозах и т.п.).

На качество перевозок существенное влияние оказывают состояние дорог, скорость транспортирования, демпфирующие свойства автотранспортных средств.

Рассматривая систему «дорога - транспортное средство перевозимая конструкция», легко видеть, что при снижении качества дорог в виде выбоин и других препятствий существенно возрастают коэффициент динамичности и, как следствие, передача импульсивных воздействий на транспортируемую конструкцию.

Момент передачи сопровождается ударными воздействиями, приводящими к возникновению дополнительных напряжений прежде всего в зоне опирания конструкции.

При совпадении собственных частот колебаний системы и транспортируемой конструкции возникает явление резонанса, что способствует в значительной степени увеличению динамических нагрузок. Это приводит к возникновению очагов местных деформаций и напряжений, превышающих расчетные значения, и образованию трещин, сколов и других дефектов.

На рис. 2.16 приведены графики зависимости коэффициента динамичности от качества дорог и скорости движения транспортного средства. При нормированном значении коэффициента динамичности 1,5 наблюдается его превышение в определенном диапазоне скоростей. Значительные превышения возникают при наезде на некоторые препятствия (трамвайные пути, люки колодцев, выбоины и т.п.).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2.16. Динамические параметры транспортирования сборных железобетонных конструкций автотранспортом I, II, III - классы дорог;

1,2 - изменение коэффициента динамичности при наезде транспортных средств на предприятия Как показали статистические исследования, 4-6 % перевозимых сборных железобетонных конструкций получают повреждения различной степени. Максимальное их число возникает из-за плохого качества приобъектных дорог.

Складирование конструкций. Отступление от технологических требований при складировании сборных железобетонных изделий приводит к возникновению напряжений, превышающих сопротивление бетона, и образованию трещин. Основными причинами являются: слабая подготовка основания, дающая просадки грунта различной интенсивности;

несимметричное расположение прокладок между складируемыми элементами;

нарушение расчетной схемы опирания, превышение нормативной высоты штабелей и т.п.

Длительное хранение конструктивных элементов на приобъектном складе приводит к коррозии закладных деталей и выпусков арматуры.

Одними из важных причин частичной потери эксплуатационных свойств конструкций являются замачивание атмосферными осадками и попеременное воздействие отрицательных температур (рис. 2.17). Это приводит к первоначальному образованию центров разрушения в виде микротрещин, которые со временем распространяются на значительные площади конструкций.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2.17. Изменение прочности бетона конструкций в зависимости от степени увлажнения и воздействия отрицательных температур 1 - конструкция защищена от атмосферных осадков;

2 увлажнение составляет до 20 %;

3 - насыщена атмосферными осадками при температуре до 0 °С;

4 - то же, -5...-10 °С;

5 - то же, -10...-15 °С;

6 - то же, -20...-25 °С Интенсивное замачивание конструкций стенового ограждения способствует снижению как теплотехнических, так и физико механических характеристик панелей стен.

Агрессивное воздействие среды является причиной снижения несущей способности железобетонных конструкций и их разрушения, когда восстановительные работы либо невозможны, либо требуют больших материальных затрат. Снижение эксплуатационного срока службы отмечается при увлажнении и знакопеременном температурном воздействии, а для заглубленных конструкций фундаментов - воздействии агрессивных сред при отсутствии достаточной гидроизоляции (рис. 2.18).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2.18. Снижение несущей способности железобетонных конструкций при агрессивном воздействии среды и отрицательных температур 1 - конструкция внутренних частей зданий при нормальной эксплуатации;

2 - то же, при нарушении эксплуатационного режима;

3 - конструкция наружных стен;

4, 5, 6 - конструкции, подверженные увлажнению и знакопеременным температурным воздействиям;

7 - заглубленные конструкции фундамента при воздействии агрессивных сред Дефекты на стадии монтажа конструкций. Дефекты, связанные с монтажом элементов зданий, являются наиболее частыми и значимыми. При использовании преимущественно свободного метода монтажа происходит поэтажное накопление погрешностей, которые в совокупности существенно снижают эксплуатационные характеристики и надежность зданий.

Основными причинами погрешностей являются: отклонения геометрических размеров конструкций от проектных значений;

отклонения в разбивке осей внутренних и наружных стен;

колебания отметок монтажного горизонта, непостоянная толщина швов;

невертикальность установки конструктивных элементов.

Совокупность указанных причин приводит к накоплению погрешностей, значения которых могут оказывать определенное влияние на устойчивость здания и его эксплуатационные характеристики.

Невертикальность смонтируемых конструкций может быть представлена следующей зависимостью База нормативной документации: www.complexdoc.ru где A1, A2, А3 - передаточные отношения. При высоте элемента Н и установке верхних связей на высоте A1= A2 = А3 = Н/h, п - число этажей;

DHB - суммарная погрешность отклонения, h - уровень расположения монтажно-выверочного оснащения (струбцин или подкосов), h = 1,7- 1,8 м.

Здесь первое слагаемое учитывает погрешности элемента нижележащего этажа, второе - влияние неточности установки низа элемента;

третье - погрешности, возникающие на данном этаже.

Поэтажное отклонение верха элементов приведено на рис. 2.19, где рассмотрены два варианта установки внутренних несущих перегородок: а - влияние погрешностей в установке низа элемента на поэтажное накопление погрешностей;

б - то же, распределение погрешностей при фиксации низа конструкций на их накопление по высоте. При монтаже элементов первого этажа свободным методом путем совмещения оси элемента с разбивочной осью погрешность положения низа элемента относительно базовой оси составит где - погрешность в положении разбивочной оси, вызванная линейными измерениями;

- погрешность установки элемента относительно разбивочной оси.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2.19. Влияние погрешностей при монтаже внутренних и наружных панелей стен а - при установке низа элемента на их накопление по высоте;

6 то же, при фиксации низа элемента;

в - отклонения наружных стеновых панелей при нарушении уровня монтажного горизонта и геометрических размеров панелей Отклонение верха элемента под влиянием погрешности положения его низа, а также погрешностей, возникающих на данном этапе, составит База нормативной документации: www.complexdoc.ru Для элементов второго этапа погрешность положения его верха составит Таким образом, имеется полная возможность вычисления погрешностей с заданным пределом, обеспечивающим геометрическую неизменяемость и устойчивость здания. По имеющимся данным отклонений вертикальных конструкций первого этажа путем расчета погрешностей устанавливается положение верха конструктивных элементов, что позволяет компенсировать накопление погрешностей (положение элементов I, II). При неучете компенсации погрешностей монтажа (положение III) суммарное отклонение от вертикали верхней части конструкции может привести к возникновению дополнительного момента сил М с плечом А.

На рис. 2.19,в приведена технологическая схема возникновения погрешностей отклонения наружных стеновых панелей при нарушении уровня монтажного горизонта и геометрических размеров панелей. Результатом являются отклонения параметров швов и стыковых соединений. Это обстоятельство приводит к нарушению эксплуатационных характеристик стыков и вызывает их негерметичность.

Анализ используемых конструкций стыков показал, что максимальные погрешности отклонений наблюдаются в стыках со сваркой закладных деталей. При этом особое влияние оказывает процесс стыковки панелей перекрытий. Выполнение сварных соединений приводит к возникновению деформаций, существенно влияющих на геометрическое положение всех конструктивных элементов, входящих в стык.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Статистические данные обследования панельных пятиэтажных зданий первых массовых серий свидетельствуют о том (рис. 2.20), что максимальный процент дефектов относится к наружным стенам, балконам, козырькам и парапетным плитам (70 %), внутренним стенам (60 %), фасадным поверхностям и стыкам ( %). В меньшей степени (4- 10 %) подвержены дефектам другие конструктивные элементы.

Рис. 2.20. Распределение дефектов 5-этажных панельных зданий, % числа обследованных Как правило, большая степень повреждений относится к вышележащим этажам, что объясняется увеличением суммарной погрешности при монтаже конструкций и более интенсивными нагрузками атмосферного воздействия. Сопоставительный анализ распределения повреждений по этажам 5- и 9-этажных зданий (рис. 2.21) подтверждает тенденцию их роста с увеличением этажности.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2.21. Распределение повреждений и дефектов по этажам панельных зданий 1 - пятиэтажные жилые дома;

2 - девятиэтажные жилые дома Основными причинами появления и развития дефектов являются: температурные деформации панелей;

быстрое старение и потеря эластичности герметиков;

превышение допусков при изготовлении конструкций и монтаже;

неравномерные осадки здания;

увлажнение материала заполнения стыков и потеря его свойств вследствие попеременного замерзания и оттаивания.

Низкая долговечность и наличие дефектов выступающих железобетонных конструкций, козырьков, балконных и парапетных плит являются следствиями нарушения уклона, неорганизованного отвода атмосферных осадков, отсутствия герметика между панелью стены и верхней поверхностью балконной плиты и т.п.

§ 2.8. Статистические методы оценки состояния конструктивных элементов зданий Для большинства жилых зданий, планируемых к выполнению реконструктивных работ, для оценки состояния конструкций целесообразно проводить выборочные обследования, при которых для определения размеров выборки необходимо задаться База нормативной документации: www.complexdoc.ru вероятностью получаемого результата, характеризующего показатель достоверности. Минимум необходимых статистических данных или число наблюдений оцениваются по зависимости где К - показатель изменчивости, или коэффициент вариации;

f показатель долговечности;

L - показатель точности.

Показатель изменчивости, или вариационный коэффициент, оценивается по известной зависимости где М - среднеарифметическое всех имеющихся значений a - среднеквадратическое отклонение всех значений от средней величины База нормативной документации: www.complexdoc.ru Здесь - сумма квадратов всех отклонений от среднего арифметического;

N - число наблюдений.

Средняя ошибка, выраженная в % соответствующего среднеарифметического, дает показатель точности где - средняя ошибка.

В практике экспериментальных обследований принимают следующие значения вероятностей:

Р = 0,95 - для оценки предварительных результатов;

Р = 0,99 - для оценки общего критерия надежности;

Р = 0,999 - для критерия максимальной надежности.

Значения показателя достоверности для различных значений вероятности приведены в табл. 2.11.

Таблица 2. Значение показателя достоверности База нормативной документации: www.complexdoc.ru Вероятность результата Показатель f Вероятность результата Показатель f 0,683 1,0 0,970 2, 0,700 1,04 0,980 2, 0,750 1,15 0,990 2, 0,800 1,28 0,995 2, 0,850 1,44 0,997 3, 0,900 1,64 0,999 3, 0,950 1,96 0,9995 3, 0,955 2,00 0,9999 4, 0,960 2, Для определения исходных прочностных характеристик материалов конструкций, возведенных в прошлом, необходимо пользоваться вероятностно-статистической обработкой результатов измерений.

В процессе обследований как отдельной конструкции, так и группы конструктивных элементов, выполненных путем отбора проб и образцов, а также с использованием неразрушающих методов диагностики, статистическая обработка результатов измерений позволяет получить более достоверные данные.

Среднее значение прочностных характеристик материалов (прочность бетона, кирпича, каменной кладки, сопротивление стали и т.п.) определяется по зависимости База нормативной документации: www.complexdoc.ru где п - количество образцов испытаний;

Rqi - результат, полученный в i-м испытании образца.

Среднее квадратичное отклонение для выборки Нормативное значение прочностной характеристики где b - коэффициент, учитывающий объем испытаний и с доверительной вероятностью 0,9 определяющий нижнюю границу для нормально распределенной случайной величины.

Значение b в зависимости от количества испытаний (образцов) приведено в таблице 2.12.

Таблица 2. п 5 6 7 8 9 10 11 12 15 20 30 50 и более База нормативной документации: www.complexdoc.ru b 3,34 3,04 2,90 2,69 2,58 2,50 2,44 2,39 2,78 2,16 2,04 1, Переход от нормативных значений сопротивлений к расчетным (характеристикам прочности, деформативности и др.) осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 2.03.02-86.

При оценке несущей способности конструктивных элементов зданий необходимо учитывать действительные постоянные нагрузки от собственного веса, технологические и эксплуатационные, а также особенности работы конструкций в изменившихся условиях.

Физико-механические характеристики материала оцениваются путем извлечения образцов, определения их плотности, прочности и статистической обработки результатов.

Нормативное значение плотности и, соответственно, нагрузки от собственного веса определяется по зависимости где - среднее арифметическое значение измеряемых параметров;

- среднеарифметическое отклонение результатов определения плотности;

М - плотность, определяемая по результатам испытаний i-го образца;

п - количество образцов;

t - коэффициент, учитывающий объем выборки и определяющий доверительный интервал для среднего значения нормально распределенной случайной величины с доверительной вероятностью 0,95 (табл. 2.13).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Таблица 2. п 5 6 7 8 9 12 15 20 25 30 40 50 и более t 2,13 2,02 1,94 1,89 1,86 1,8 1,76 1,73 1,71 1,70 1,68 1, Полученные значения нагрузок определяются преимущественно для конструктивных элементов со сравнительно однородной плотностью материала, например кирпичная кладка, железобетонные перекрытия, несущие внутренние или самонесущие наружные стены и т.п. Эти сведения в совокупности с нормативными значениями временных нагрузок позволяют провести поверочные расчеты с целью определения несущей способности отдельных элементов и усилий в конструкциях от внешних нагрузок и воздействий.

ГЛАВА МЕТОДЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ В основе принятия метода реконструкции должен быть заложен комплексный подход, отражающий градостроительные, архитектурно-планировочные и социальные требования. В то же время каждый реконструируемый объект требует индивидуальных решений, что объясняется не столько местом, занимаемым зданием в городской застройке, сколько его техническим состоянием. Последний фактор может быть определяющим в принятии решения. При высоком моральном и физическом износе конструктивных элементов экономически нецелесообразно восстановление и более рационально будет осуществить снос с последующим возведением нового здания.

Методы реконструкции зависят от возраста зданий, который, в свою очередь, отражает конструктивно-технологические и архитектурно-планировочные особенности, присущие данному периоду времени, материалы несущих и ограждающих конструкций, а также качество производства работ.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Переустраиваемый жилой фонд крупных и средних городов РФ можно условно отнести к трем категориям: здания довоенной постройки по индивидуальным проектам;

типовые жилые дома неиндустриального периода строительства;

типовые жилые здания первых и последующих массовых серий.

Каждая категория зданий независимо от этажности и архитектурно-планировочных решений отличается конструктивно технологическим подходом, характерным для рассматриваемого периода времени. Поэтому при разработке методов реконструкции и технологии производства работ эти факторы носят определяющий характер.

Значительное влияние на метод реконструкции зданий оказывает уровень стесненности строительной площадки, который определяет возможность организации производства работ, с использованием средств механизации, прогрессивных технологий и строительных методов. Особое место при этом отводится процессам разборки конструктивных элементов и их утилизации.

§ 3.1. Общие принципы реконструкции жилых зданий На выбор решения о реконструкции прежде всего влияет место реконструируемого объекта в развитии района. В процессе осуществления реконструкции сложившихся частей города происходит постоянная переоценка взглядов на предмет реконструкции того или иного здания.

Экономические задачи связаны с необходимостью повышения эффективности использования территории, потребительская ценность которой возрастает.

Социально-функциональные требования диктуют необходимость повышения потребительского качества квартир путем устранения элементов морального износа.

В таблице 3.1 обобщены факторы, влияющие на принятие решения по реконструкции отдельно взятого объекта. Они включают комплекс показателей, совокупность которых приводит к указанной цели.

Таблица 3. База нормативной документации: www.complexdoc.ru Методы реконструкции зданий Оценка комфортности расположения зданий учитывает такие позиции, как степень удаленности от основных видов транспорта, расстояние до центра города, наличие в прилегающей зоне экологически вредных производств, степень благоустроенности района, озеленение и т.п. Совокупность перечисленных факторов является определяющей при выборе методов реконструктивных работ и существенно влияет на рыночную стоимость единицы площади зданий. Уровень комфортности в ряде случаев диктует целесообразность изменения функционального назначения здания, например, использование жилого здания в качестве коммерческого, общественного или частично производственного.

Степень комфортности расположения реконструируемого здания оценивается по трем показателям: соблюдение требований по ориентации и инсоляции;

расстояние до соседних зданий;

шумовой режим.

Для ориентации и инсоляции имеются три степени показателей.

I - ориентация вдоль меридиана с отклонением от азимута до 30°;

II - расположение здания в пределах 30-60° и 120-180°;

III широтное расположение в пределах азимутов 60-120°.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Для оценки расстояний до соседних зданий применяются три степени. I - расстояние больше нормативного, нормативное и меньше до 10 %;

II - расстояние меньше нормативного от 10-50 %;

III - меньше на 50 % и более.

Для оценки шумового режима.

I - расположение здания в глубине постройки или вдоль второстепенной улицы;

II - здание располагается параллельно шумной улице;

III - здание располагается торцом к шумной улице или с отклонением до 30°.

Общую степень комфортности определяют как сумму оценок по каждой ситуации в баллах от 1 до 3. Балльность оценки комфортности находится в следующей зависимости: 3-4 - хорошее расположение;

5-6 - удовлетворительное;

7-9 неудовлетворительное.

Варианты архитектурно-планировочного переустройства включают несколько позиций.

I - сохранение здания без изменения объема и композиции характерно для объектов, имеющих большую архитектурную значимость в районе застройки. Изменение архитектуры фасадов может нарушить историческую ценность и композицию застройки.

При этом допускаются перепланировка помещений, а также перепрофилирование здания в целом с изменением его функциональных качеств.

II - расширение корпусов и надстройка как одна из форм реконструкции приемлемы для зданий старой и более поздней постройки, они способствуют увеличению плотности застройки с сохранением жилых функций и частичным или полным перепрофилированием. Изменение архитектурного облика здания в результате пристройки и надстройки этажей должно сочетаться с общей композицией квартальной застройки или перспективами его переустройства. Особое значение при этом уделяется исключению факторов морального износа, повышению эксплуатационных характеристик зданий и созданию условий гибкой планировки.

III - уровень реконструктивных работ определяется степенью изменения первоначального физического износа элементов здания на основе оценки технического состояния и надежности.

Реконструкция предусматривает решение широкого класса База нормативной документации: www.complexdoc.ru инженерных задач - от укрепления основания и усиления фундаментов до комплекса работ, включающих повышение этажности и рациональное использование подземного пространства.

Для зданий старой постройки, имеющих высокий износ конструктивных элементов, как правило, требуется комплекс инженерных решений. Степень его расширения фиксируется конечной целью проектов переустройства.

При реконструкции квартала застройки малоэтажными типовыми зданиями первых массовых серий уровень реконструктивных работ диктуется положением жилого дома в районе застройки, техническим состоянием, экономической целесообразностью и социальной необходимостью. При этом наиболее важными критериями служат степень морального, физического износа и уровень снижения эксплуатационной надежности.

Основой реконструктивных процессов является конструктивно технологический комплекс, включающий наиболее рациональное решение, в сочетании с прогрессивными технологиями, обеспечивающими производство работ в условиях стесненной городской застройки. При этом особое место отводится адаптации эффективных технологий, комплексной механизации строительных процессов, повышению организационно-технологической надежности строительного производства.

Экономическая оценка проектов реконструкции базируется на учете рыночных отношений, в основе которых заложены надежность инвестиционных проектов, их доходность и прибыльность.

§ 3.2. Архитектурно-планировочные приемы при реконструкции жилых зданий ранней постройки Архитектурные аспекты жилых зданий базируются на полной или частичной перепланировке помещений и, соответственно, полной или частичной замене внутренних конструкций. Основой проектов реконструкции являются: конфигурация здания в плане;

ширина корпуса;

длина фронта, обслуживаемого лестницей;

расстояние от лестницы до наиболее удаленной части и др.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru факторы. Данные обследований свидетельствуют, что около 96 % планировочных элементов рядовых секций имеют ширину до 14,0 м и длину, не превышающую 30,0 м. Это означает, что при габаритах реконструируемых зданий, попадающих в пределы зоны, можно выполнить перепланировку, отвечающую современным нормативным требованиям.

Влияние ширины корпуса в зависимости от его длины сказывается на эффекте планировочных решений неоднозначно и требует помимо разукрупнения квартир изменения расположения коммуникаций.

В узких однопролетных корпусах возможна пристройка к существующему зданию параллельного объема, что позволяет получать 2-3 квартирные секции. С внешней стороны лестничной клетки обеспечивается пристройка лифтовой шахты.

При большой ширине корпуса (15-18 м) в зданиях вдоль продольной оси образуется плохо инсолируемое пространство, которое используется для размещения подсобных помещений.

Приемы архитектурно-планировочных решений жилых зданий коридорной системы в значительной степени связаны также с шириной корпуса. При ширине зданий до 14 м возможна перепланировка по квартирному типу с разнообразным составом.

Для жилых домов П-образной формы (рис.3.1) полная перепланировка достигается путем замены перекрытий и надстройки этажей. Высота надстройки зависит от несущей способности фундаментов и стен и может достигать 3-4 этажей.

При реконструкции таких зданий предусматривается обязательное устройство лифтов и мусоропроводов. Дворовое пространство может быть использовано под заглубленную автостоянку.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.1. Пример перепланировки жилого дома П-образной формы плана со сносом внутренних пристроек а - до реконструкции;

б - после перепланировки При реконструкции зданий Г-образной формы с достаточно высокими этажами используется прием превращения 1-2 этажей в нежилые помещения с просторными рабочими помещениями.

Здание надстраивается несколькими этажами с посекционной планировкой квартир. Изменяется поэтажная планировка квартир, База нормативной документации: www.complexdoc.ru а сама архитектура здания в большей степени отвечает требованиям к зданиям, расположенным на магистральной улице.

Для зданий колодцевого типа (рис. 3.2) наиболее рациональным является исключение дворовой вставки, что позволяет улучшить инсоляцию и аэрацию квартир. Одним из планировочных вариантов является создание квартир коридорной системы с превращением части лестничных клеток в жилые помещения.

Рис. 3.2. Доходный дом Строгановского училища а - до реконструкции;

б - после реконструкции Подобный прием перепланировки может быть распространен на здания Т-образной формы. Здесь за счет превращения лестничных клеток в жилые помещения достигается более рациональная перепланировка квартир (рис. 3.3). При благоприятной ориентации здания может быть применена коридорная система с поярусной компоновкой квартир.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.3. Пример перепланировки Т-образного жилого дома секционной системы в коридорную а - до реконструкции;

б - после реконструкции При переходе от коммунального заселения к коммерческому жилью представляет интерес укрупнение квартир. Превращение жилых зданий в систему блочных домов позволяет создать благоприятные условия для получения квартир повышенной комфортности. При этом расположение квартир может быть в 2- уровнях с использованием 1-го этажа под гаражи и хозяйственные помещения.

Архитектурно-планировочное переустройство зданий должно учитывать такие факторы, как расположение внутренней продольной стены и шаг оконных проемов, которые влияют на пропорции помещений квартир. Параметр высоты этажа База нормативной документации: www.complexdoc.ru существенно влияет на выбор планировочных решений. Так, высота 3-4 м дает минимальный размер комнат 18-20 м2 и максимальный - 30-45. Естественно, что при реконструкции таких зданий целесообразно размещать квартиры коммерческого плана или перепрофилировать функции жилого дома для перевода в нежилой.

При комплексной реконструкции здания путем перепрофилирования из жилого в нежилое (офисное) возможна более глубокая перепланировка. При этом кроме надстройки этажей осуществляется рациональное использование подвального пространства, а также прилегающих площадей путем размещения заглубленных сооружений, предназначенных для организации магазинов, автостоянок и других объектов социальной сферы.

Особое место при реконструкции старого жилого фонда отводится формированию архитектуры фасадов. Все здания, имеющие архитектурную и историческую ценность, должны решаться с сохранением существующей композиции фасадов и их элементов. Это относится как для частей зданий, не подвергшихся изменениям, так и для надстраиваемых этажей. При этом выполнение работ по фасаду основано на использовании современных материалов и технологий, обеспечивающих требуемую долговечность поверхностей.

Примеры подобного решения приведены на рис. 3.4, где жилые здания надстроены и при этом обеспечено сохранение единства архитектурного стиля за счет использования деталей фасада в соответствии с композицией реконструируемого здания.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.4. Решение фасадов жилых домов с надстройкой и сохранением архитектурного стиля § 3.3. Конструктивно-технологические решения при реконструкции жилых зданий старой постройки Методы реконструкции жилых зданий старой постройки достаточно разнообразны и определяются многими факторами.

Варианты архитектурно-планировочного переустройства База нормативной документации: www.complexdoc.ru включают: сохранение здания без изменения его объема и композиции, но с перепланировкой помещений;

сохранение здания и его функций с перепланировкой и включением его во вновь формируемый комплекс застройки;

сохранение здания в виде самостоятельного объема, но с обязательным расширением или надстройкой;

снос здания.

В таблице 3.2 приведена схема, показывающая зависимость и вариантность конструктивных решений и методов реконструкции старого жилого фонда. В практике реконструктивных работ, учитывающей физический износ несменяемых конструкций, используются несколько вариантов решений: без изменения конструктивной схемы и с ее изменением;

без изменения строительного объема, с надстройкой этажей и пристройкой малых объемов.

Таблица 3. Первый вариант предусматривает восстановление здания без изменения строительного объема, но с заменой перекрытий, кровельной части и других конструктивных элементов. При этом создается новая планировка, отвечающая современным требованиям и запросам социальных групп жильцов.

Реконструируемое здание должно сохранять архитектурный облик База нормативной документации: www.complexdoc.ru фасадов, а его эксплуатационные характеристики должны быть доведены до современных нормативных требований.

Варианты с изменением конструктивных схем предусматривают увеличение строительного объема зданий путем: пристройки объемов и расширения корпуса без изменения его высоты;

надстройки без изменения габаритов в плане;

надстройки несколькими этажами, пристройки дополнительных объемов с изменением габаритов здания в плане. Такая форма реконструкции сопровождается перепланировкой помещений.

В зависимости от расположения здания и его роли в застройке осуществляются следующие варианты переустройства: с сохранением жилых функций;

с частичным перепрофилированием и полным перепрофилированием функций здания.

Реконструкция жилой застройки должна осуществляться комплексно, захватывая наряду с реконструкцией внутриквартальной среды ее озеленение, благоустройство и восстановление инженерных сетей и т.п. В процессе реконструкции производится пересмотр номенклатуры встроенных помещений в соответствии с нормативами обеспеченности населения учреждениями первичного обслуживания.

В центральных районах городов в реконструируемых зданиях могут располагаться встроенные общегородские и коммерческие учреждения периодического и постоянного обслуживания.

Использование встроенных помещений превращает жилые дома в многофункциональные здания. Нежилые помещения размещаются в первых этажах домов, расположенных по красным линиям застройки.

На рис. 3.5 приведены конструктивно-технологические варианты реконструкции зданий с сохранением (а) и с изменением (б,в) конструктивных схем, без изменения объемов и с их увеличением (надстройкой, пристройкой и расширением плановых габаритов зданий).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.5. Варианты реконструкции жилых зданий ранней постройки а - без изменения конструктивной схемы и строительного объема;

б - с пристройкой малых объемов и превращением чердачного этажа в мансардный;

в - с надстройкой этажей и пристройкой объемов;

г - с пристройкой корпуса к торцевой части здания;

д, е с обстройкой зданий;

ж - с пристройкой объемов криволинейных форм Особое место при реконструкции центров городской застройки должно отводиться рациональному освоению подземного, примыкающего к зданиям пространства, которое может быть использовано в качестве торговых центров, автостоянок, малых предприятий и т.п.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Основным конструктивно-технологическим приемом реконструкции зданий без изменения расчетной схемы является сохранение несменяемых конструкций наружных и внутренних стен, лестничных клеток с устройством перекрытий повышенной капитальности. При значительной степени износа внутренних стен в результате частых перепланировок с устройством дополнительных проемов, переносом вентиляционных каналов и т.п. реконструкция осуществляется путем устройства встроенных систем с сохранением только наружных стен как несущих и ограждающих конструкций.

Реконструкция с изменением строительного объема предусматривает устройство встроенных несменяемых систем с самостоятельными фундаментами. Это обстоятельство позволяет осуществлять надстройку зданий несколькими этажами. При этом конструкции наружных и в ряде случаев внутренних стен освобождаются от нагрузок вышележащих этажей и превращаются в самонесущие ограждающие элементы.

При реконструкции с уширением здания возможны конструктивно-технологические варианты частичного использования существующих фундаментов и стен в качестве несущих с перераспределением нагрузок от надстраиваемых этажей на выносные элементы зданий.

Принципы реконструкции зданий поздней постройки (1930-40-е гг.) диктуются более простой конфигурацией домов секционного типа, наличием перекрытий из мелкоштучных железобетонных плит или деревянных по балкам, а также меньшей толщиной наружных стен. Основные приемы реконструкции состоят в пристройке лифтовых шахт и других малых объемов в виде эркеров и вставок, надстройке этажей и мансард, устройстве выносных малоэтажных пристроек административного, коммерческого или хозяйственного назначения.

Повышение комфортности квартир достигается за счет полной перепланировки с заменой перекрытий, а увеличение объема здания в результате надстройки обеспечивает повышение плотности застройки квартала.


Наиболее характерными приемами реконструкции зданий данного типа являются замена перекрытий на сборные или монолитные конструкции с полной перепланировкой, а также дополнительная надстройка 1-2 этажами. При этом надстройка зданий производится в случаях, когда состояние фундаментов и База нормативной документации: www.complexdoc.ru стенового ограждения обеспечивает восприятие изменившихся нагрузок. Как показал опыт, постройки данного периода позволяют осуществлять надстройку до двух этажей без усиления фундаментов и стен.

В случае увеличения высоты надстройки используются встроенные строительные системы из сборных, сборно-монолитных и монолитных конструкций.

Использование встроенных систем позволяет реализовать принцип создания больших перекрываемых площадей, способствующих реализации гибкой планировки помещений.

§ 3.4. Методы реконструкции малоэтажных жилых зданий первых массовых серий Реконструкция жилой застройки домами первых массовых серий имеет большое социально-экономическое значение. Ее основные задачи состоят не только в продлении срока службы зданий, но и в ликвидации физического и морального износа, улучшении условий проживания, в оснащении жилых зданий современным инженерным оборудованием, повышении эксплуатационных характеристик и архитектурной выразительности. Актуальность проблемы существенно повышается, так как объем жилого фонда данной категории огромен.

Анализ отечественного и зарубежного опыта реконструктивных работ показывает, что решение данной проблемы встречает много трудностей инженерно-технического, экономического и социального характера. Вариантное решение реконструктивных приемов достаточно многообразно и включает широкий диапазон:

от сноса зданий до коренного изменения застройки путем превращения «пятиэтажки» в 7-9-этажные здания современной планировки.

Проблема переустройства жилого фонда из морально и физически устаревших зданий первых массовых серий носит не столько инженерно-технический, сколько экономический характер. В первую очередь следует отметить, что эта проблема должна быть поставлена в ранг общегосударственных и ее решение зависит от проводимой технической и экономической политики. Первые шаги в этом направлении свидетельствуют о База нормативной документации: www.complexdoc.ru полярности принимаемых решений. Так, в условиях Москвы основной технической политикой являются снос зданий и возведение на их месте переселенческого и коммерческого жилого фонда улучшенной планировки. Это обстоятельство позволяет осуществить инвестирование проектов и получение достаточно высокой прибыли. Возведение переселенческого фонда из крупнопанельных зданий обеспечивает загрузку домостроительных комбинатов и создание дополнительных рабочих мест.

Опыт работы С.-Петербурга, Екатеринбурга и других городов свидетельствует о жизнеспособности другого направления комплексной реконструкции кварталов застройки с сохранением жилых зданий и превращением их в многоэтажные дома с современной планировкой, инженерным оборудованием и благоустройством.

Для многих регионов, крупных, средних городов и поселков возможно применение другой модели, базирующейся на непременном сохранении жилого фонда, но с внесением элементов реконструкции, не затрагивающих коренное конструктивное изменение зданий и городской застройки в целом. Это обстоятельство продиктовано экономическими аспектами, основанными на получении качественного и количественного эффекта при минимальных затратах.

Аналитические исследования по улучшению и сохранению жилого фонда зданий первых массовых серий позволили разработать достаточно гибкую концепцию решения проблемы, адаптированную к различным экономическим условиям и регионам РФ. Основные положения концепции базируются на многоуровневом подходе к техническому решению реконструктивных работ - от модернизации жилых зданий методом архитектурно-планировочного и инженерного переустройства до комплексной реконструкции жилой застройки с решением градостроительных, архитектурных, инженерных и социальных задач.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru § 3.5. Конструктивно-технологические решения при реконструкции зданий первых массовых серий Реконструкция жилых зданий первых массовых серий в силу разнообразных конструктивных схем, степени физического и морального износа, расположения в городской застройке имеет достаточно широкий диапазон технических решений.

В таблице 3.3 приведена блок-схема многоуровневого подхода, иллюстрирующая основные положения. За критерии, определяющие уровень реконструктивных работ, приняты технические решения и технологии, обеспечивающие ведение работ без отселения жильцов и с их переселением.

Таблица 3. Уровень реконструктивных работ жилых зданий первых типовых серий Важными циклами реконструктивных работ являются повышение эксплуатационных характеристик зданий (теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, База нормативной документации: www.complexdoc.ru оконных и дверных заполнений), а также модернизация фасадов с доведением их архитектурного уровня до современных требований.

Особое внимание при этом уделяется модернизации вентиляционных систем как интенсивного источника теплопотерь.

На рис. 3.6 приведены конструктивно-технологические схемы многоуровневой реконструкции жилых зданий первых массовых серий.

Рис. 3.6. Конструктивно-технологические схемы реконструкции малоэтажных жилых зданий I - путем пристройки малых архитектурных объемов;

II превращения чердачных помещений в мансардные этажи;

III одностороннего уширения корпуса зданий с надстройкой этажей;

База нормативной документации: www.complexdoc.ru IV - двустороннего уширения корпусов зданий с надстройкой этажей Наиболее простым и эффективным конструктивным приемом, повышающим комфортность проживания, является пристройка по фасадам одиночных или групповых эркеров, позволяющих увеличить площадь помещений кухонь, жилых комнат и лестничных клеток (рис. 3.8).

Следующим этапом по сложности являются устройство мансард на высоту 1-2 этажей с одно- и двухуровневым расположением квартир, а также пристройка эркеров.

Работы этих циклов могут быть выполнены без отселения жильцов с соблюдением правил безопасного ведения работ.

Цикл реконструктивных работ с отселением жильцов является наиболее многогранным и включает варианты одностороннего или двустороннего расширения корпусов, надстройку здания на 3- этажа с полной перепланировкой помещений, устройством лифтов и мусоропроводов.

В зависимости от конструктивных схем зданий и их технического состояния варианты реконструкции достаточно разнообразны.

Простейший вариант реконструкции заключается в перепланировке квартир. Перепланировку типового этажа легче всего осуществлять в домах каркасной конструктивной системы, а также при схеме с тремя продольными несущими стенами. В домах же с узким и смешанным шагом внутренних несущих стен изменить положение внутриквартирных перегородок достаточно сложно. Именно такие дома составляют основную часть жилищного фонда.

Далее рассмотрим некоторые архитектурно-планировочные и конструктивные решения по реконструкции и модернизации жилых зданий массовых серий.

I - улучшение архитектурно-планировочных решений путем пристройки элементов малых архитектурных форм в виде эркеров и пристроек.

Этот прием позволяет увеличить площади кухонь и прилегающих комнат на 20-30 %, увеличить размеры санузлов, улучшить освещенность помещений, повысить комфортность База нормативной документации: www.complexdoc.ru квартир за счет более рациональной перепланировки. На рис. 3. приведены примеры перепланировки рядовых секций домов серий 1-464, 1-447 и 1-510 путем пристройки эркеров размером на ширину комнаты или на ширину двух комнат. При этом достигается возможность перепланировки помещения в результате размещения ванной комнаты в глубине квартиры, санузла - в прихожей и увеличения площади кухонь до 12-14 м2, смежных комнат - на 4- 6 м2. Более рациональный вариант представляет собой сочетание пристройки эркеров с превращением части или всех квартир в двухуровневые.

Рис. 3.7. Примеры планировочных решений при реконструкции крупнопанельных зданий а, б - путем пристройки эркеров;

в - уширения корпусов;

г пристройки эркеров и лифтовых шахт II - улучшение архитектурно-планировочных решений путем пристройки малых архитектурных форм, перепланировки секций в квартиры с одним и двумя уровнями, а также надстройки верхнего этажа в виде мансарды.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Сочетание пристроек с возведением мансардных этажей является наиболее эффективным и малозатратным по следующим показателям:

- как правило, несущая способность здания имеет запас прочности, обеспечивающий без усиления фундаментов проведение данного вида работ;

- надстройка с переходом от плоской кровли на скатную с мансардным этажом обеспечивает увеличение площади до 20 % при минимальных затратах;

- использование эркерных пристроек различных глубины и формы позволяет помимо увеличения площадей легко вписать дополнительное инженерное оборудование;

- за счет использования различных архитектурных форм мансардного этажа и эркерной части достигается широкая гамма архитектурных решений.

На рис. 3.8 приведены варианты конкурсных проектных решений по надстройке малоэтажных зданий одно-, двух- и трехуровневыми мансардами, пристройке эркеров и лифтовых шахт, превращению балконов в лоджии и другие технические решения, существенно расширяющие архитектурную гамму зданий. Применение различных геометрических форм мансардных этажей позволяет не только повысить комфортность квартир, но и получить достаточно гибкие архитектурные решения, преобразующие внешний вид типовых жилых домов.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.8. Примеры проектных решений по реконструкции малоэтажных зданий 1 - г. Екатеринбург - 5-этажный панельный жилой дом с двухуровневой мансардой;


2 - г. Орел - 5-этажный жилой дом с мансардным этажом;

3 - г. Находка - надстройка 5-этажного жилого дома 3-этажной мансардой;

4 - г. Магнитогорск 5-этажный панельный дом с мансардным этажом в двух уровнях;

- г. Магнитогорск - проект мансардного этажа на жилом крупноблочном доме Стремление уйти от однообразия предельно упрощенных «пятиэтажек» стимулировало появление проектов реконструкции, при которых благодаря различным пристройкам и надстройкам пластика здания значительно усложняется. Так, если пристройка к фасаду уменьшается с каждым этажом, то тем самым образуется довольно эффективное зрительное восприятие. Такое решение существенно повышает комфортность квартир и до неузнаваемости изменяет архитектурный облик здания.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru При создании домов переменной этажности, когда надстройка делается не над всем домом, а над какой-то его частью, эффект реконструкции существенно повышается. Это особенно важно в тех случаях, когда «пятиэтажка» находится в зоне старой застройки и требуется сблизить архитектурные стили зданий.

III - увеличение общей площади зданий путем относа наружных стен, надстройки этажей и пристройки объемов.

Архитектурно-планировочные решения, проводимые по данной конструктивной схеме, весьма разнообразны и могут иметь достаточно широкий диапазон: от надстройки одного этажа до превращения зданий в 7-9-этажные корпуса и целые комплексы.

На рис. 3.9 приведено архитектурно-планировочное решение переустройства крупнопанельного жилого дома серии 1-464 с увеличением площади путем относа наружных стен, надстройки мансардного этажа и ступенчатой пристройки с торцов здания.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.9. Проектное решение реконструкции жилого дома серии 1-464 со ступенчатой пристройкой объемов и надстройкой мансардного этажа а, б - фасады здания;

в - фрагмент плана мансардного этажа;

г поперечный разрез;

д - фрагмент планов 3-5 этажей При этом помещения первого этажа превращаются в нежилые, а вышестоящие - в двухуровневые квартиры. Это обстоятельство существенно улучшает уровень планировочных решений, а использование приемов сплошного остекления лестничных клеток, использование арочных конструктивных элементов стен первого этажа и сложной формы кровли мансарды позволяет расширить архитектурную палитру фасадов зданий.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Реконструкция с надстройкой до 7-9 этажей представляет собой более сложную техническую задачу. При этом реконструируемая часть здания находится как бы внутри вновь возводимого каркаса, а надстройка вышележащих этажей осуществляется самостоятельно и имеет свое архитектурно-планировочное решение. Такой прием сопряжен с серьезными конструктивными изменениями, требующими устройства несущих элементов, воспринимающих нагрузки от надстраиваемых этажей. Обычно после такой реконструкции либо все здание получается шире существующего, либо образуются мощные пилоны, выступающие перед фасадами первых пяти этажей, либо эркерные части, симметрично расположенные по наружным стенам и объединенные на пятом этаже мощным диском жесткости (рис.

3.10).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3.10. Реконструкция малоэтажных крупнопанельных зданий методом обстройки и надстройки а - фасад здания после реконструкции;

б, в, г - планы реконструируемой и надстраиваемой частей;

д - поперечный разрез здания Практически такой метод реконструкции приводит к созданию ширококорпусных зданий, которые отличаются достаточно гибкой планировкой и более высокими эксплуатационными характеристиками.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Опыт реконструкции по рассматриваемой схеме показал ее жизнеспособность. В то же время комплекс работ по перепланировке, усилению и возведению новых фундаментов, стенового ограждения и других элементов свидетельствует о достаточно низкой технологичности конструктивных решений, что приводит к увеличению трудозатрат, сопоставимых с возведением нового здания.

Дополнительные функциональные и композиционные возможности появляются при реконструкции двух и трех расположенных рядом жилых зданий. В этих случаях возможно применение различного рода встроек, подчеркивающих архитектурный стиль микрорайона.

Особое место при реконструкции отводится формированию надстраиваемых этажей, максимальному выявлению возможности крыши как важного элемента композиции жилого здания. Во всех случаях мансардный этаж позволяет заметно обогатить пластику «пятиэтажек» и тем самым улучшить архитектуру и повысить композиционное значение. Особенно это важно, когда рядом с пятиэтажным зданием находится более высокая встройка.

Комплексная реконструкция допускает устройство надстройки рядом стоящих пятиэтажных и устройство многоэтажных, встроенных между ними зданий. Устройство угловых и линейных встроек позволяет улучшить пространственную композицию застройки.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru ГЛАВА МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ Долговечность зданий как сложных систем определяется изменчивостью во времени свойств материала за счет физико химического воздействия окружающей среды, нагрузок и воздействий от эксплуатации. В конструктивных элементах здания происходят значительные изменения и колебания усилий и напряжений, их концентрация и накопление, в результате чего возникают остаточные деформации, вызывающие микро- и макроразрушение. Накопление повреждений в элементах здания приводит к возникновению условий, при которых дальнейшая эксплуатация невозможна без восстановительных работ. Само накопление повреждений является, как правило, длительным процессом и зависит от степени эксплуатации, внешних условий, из которых следует выделить прежде всего температурно влажностные и агрессивные воздействия окружающей среды. В то же время накопление повреждений носит случайный характер.

Категории надежности и долговечности неадекватны. Как правило, долговечность характеризует эксплуатационный срок здания в целом и конструктивных элементов в отдельности.

Под долговечностью здания понимают такой предельный срок службы, за который под воздействием природно-климатических факторов конструктивные элементы приходят в состояние, когда дальнейшая эксплуатация становится невозможной, а восстановление - экономически нецелесообразным. Долговечность здания определяется сроком службы несменяемых при ремонте конструкций. Некоторые авторы под долговечностью понимают такой срок службы, по истечении которого снижается вдвое несущая способность конструкций.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru В зависимости от капитальности зданий установлен нормативный срок службы конструкций. Так, для первой группы капитальности срок службы фундаментов, стен и перекрытий составляет 150 лет;

для второй группы: фундаменты и стены - лет, перекрытия - 100 лет;

третьей группы: фундаменты и стены 100 лет, перекрытия - 50 лет.

Опытные данные показывают, что технический срок службы конструктивных элементов зданий существенно превышает нормативный. В то же время достаточная неоднородность по показателю долговечности используемых строительных материалов приводит к возникновению условий, снижающих надежность отдельных узлов и конструктивных элементов здания.

Характерным примером неоднородности по долговечности являются деревянные перекрытия, металлическая кровля, инженерное оборудование и др.

Изучение надежности и долговечности зданий является весьма актуальной проблемой. Этому вопросу посвящен ряд работ, из которых следует отметить исследования А.А. Русакова, Б. Г.

Бердиневского, В.Д. Райзера, В.Н. Богословского, А.Г. Ройтмана, Е. Арендского, Д. С. Авирома, К.А. Шрейбера, Г. Шлете и других авторов.

Случайный характер воздействий на строительные конструкции потребовал применения вероятностно-статистических методов их расчета, которые успешно используются при конструировании и расчете элементов зданий.

В настоящей работе сделана попытка развить имеющиеся представления о надежности реконструируемых зданий, разработать методику и использовать математический аппарат, позволяющий приблизить модели к реальным условиям.

Представляет интерес рассмотрение физической, математической, технологической и экономической моделей надежности. Эти аспекты исследований охватывают широкий круг технических, организационно-технологических и экономических вопросов, комплексная оценка которых дает путь к оптимизации и принятию решений по проектам реконструируемых объектов как сложных систем.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru § 4.1. Физическая модель надежности реконструируемых зданий Основой расчетов конструкций жилых зданий является метод предельных состояний. Расчеты ведутся по двум предельным состояниям:

- по несущей способности, обеспечивающей прочность, общую и местную устойчивость зданий в процессе возведения и эксплуатации;

- по деформациям, появлению или расширению трещин, обеспечивающим пространственную жесткость здания, недопустимость появления или развития трещин, нарушающих нормальную эксплуатацию.

По первому предельному состоянию рассчитывают: фундаменты, стены, колонны, перекрытия и покрытия, лестничные площадки и марши и др. По второму предельному состоянию проверяют здание в целом для оценки деформативности в результате неравномерных осадок от технологических нагрузок и воздействий от ветра.

Отсутствие определенных данных об изменении свойств материалов конструкций во времени в результате воздействия внешних факторов заставляет увеличивать запас прочности конструкций. Это обстоятельство создает определенную степень повышения надежности конструкций. Предполагается, что все элементы здания должны воспринимать предельную нагрузку и в максимальной степени использовать свою несущую способность.

На практике сталкиваемся с высокой степенью неравномерности загрузки конструкций, и только меньшая часть элементов и узлов работает в предельном режиме. Кроме того, здания, построенные и рассчитанные по менее совершенным методикам, имеют достаточно высокие запасы прочности.

Факторы, влияющие на надежность зданий, можно условно разделить на две группы: внутреннего характера и внешнего воздействия. К первой группе относятся: физико-химические процессы, протекающие в материале конструкций;

нагрузки и процессы, возникающие при эксплуатации;

конструктивные факторы;

качество изготовления конструкций. Ко второй группе причин относятся: климатические факторы (температура, влажность, солнечная радиация, попеременное замораживание и База нормативной документации: www.complexdoc.ru оттаивание и др.);

факторы агрессивности окружающей среды (наличие в атмосфере агрессивных компонентов, биологические факторы, ветры, пыль и т.д.), а также качество эксплуатации.

Последний фактор имеет в ряде случаев более важное значение, так как по интенсивности износа конструкций может превышать все остальные.

В качестве примера можно привести наличие протечек и неисправностей в системе водоснабжения и канализации, когда систематические утечки жидкой фазы увлажняют перекрытия, создавая благоприятные условия для возникновения и роста грибковых образований, коррозии арматуры и закладных деталей, нарушения целостности основания фундаментов. Результатом этого процесса при длительном воздействии может быть полная потеря устойчивости здания. Таким образом, следует отметить многообразие факторов, влияющих на надежность здания. При этом выделить группу решающих факторов весьма сложно.

В общем виде физическая модель надежности зданий может быть представлена в виде блок-схемы (рис. 4.1).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 4.1. Блок-схема физической модели надежности зданий Графическая интерпретация критерия надежности здания за период эксплуатации может быть представлена системой экспоненциально убывающих кривых. Степень экспоненты, т.е.

интенсивность падения надежности, может быть различной, зависимой от характера эксплуатации, конструктивных решений и вида материалов.

На рис. 4.2 приведены графики изменения надежности за период эксплуатации здания. Здесь заданная надежность системы конструкций здания с начальным резервированием по прочности и деформативности N0. Со временем эксплуатации Т происходит снижение надежности до порогового уровня, т.е. до появления База нормативной документации: www.complexdoc.ru отказа системы, приводящего к снижению или потере несущей способности основных конструкций здания.

Рис. 4.2. Изменения надежности за период эксплуатации здания 1 - теоретическая кривая;

2 - то же, при начальном резервировании;

3 - повышение надежности при восстановительных работах;

DN - увеличение надежности По мере эксплуатации зданий имеет место выполнение различного рода ремонтных работ, которые восстанавливают и повышают надежность конструктивных элементов и в целом здания. Так, в периоды Т1, Т2 произведены восстановительные работы, которые привели к повышению надежности системы на параметры N1, N2 или N3.

Приведенная модель динамики изменения надежности в зависимости от времени эксплуатации здания основана на оценке системы в целом и не учитывает надежность и долговечность конструктивных элементов в отдельности. Однако этот фактор в ряде случаев имеет определяющее значение. Так, для зданий дореволюционной и предвоенной построек характерно использование деревянных конструкций перекрытий, что приводит к снижению долговечности зданий по этому параметру. В то же время конструкции фундаментов и стен, выполненные из кладочного материала, имеют более высокие надежность и долговечность. Эти элементы здания могут быть отнесены к несменяемым.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Доля несменяемых конструктивных элементов зданий старой постройки составляет 40- 42 %, для построек послевоенных лет 53-55 %, современных крупнопанельных и сборно-монолитных - до 80 %. К несменяемым элементам относятся фундаменты (5-7 %), стены (35-40 %), перекрытия железобетонные (11-12 %), лестницы (2-3 %), индустриальные кровли (2-3 %), лифтовые шахты, мусоропроводы (2-4 %).

Таким образом, под надежностью здания следует понимать стабильность показателей качества и эффективности его функционирования, которая зависит от надежности конструкций и систем здания в их совокупности. Показателем надежности здания в целом является оптимальный срок его безаварийной службы.

Событие, способствующее нарушению работоспособности конструкций, называется отказом. Под отказом несущих и ограждающих конструкций понимают такое техническое состояние элемента, которое предшествует потере несущей способности или полной потере ограждающих функций.

Отказы конструкций классифицируются по характеру действия на последовательные, постепенные и внезапные.

В зависимости от диапазона - частичные, связанные с отклонением характеристик от допустимых значений и не вызывающие полной утраты работоспособности, и полные отказы.

В зависимости от последствий - незначительные, не приводящие к ухудшению эксплуатационных характеристик;

значительные (критические), приводящие к полному прекращению выполнения функций.

Постепенные отказы являются функцией времени, вызываемые, как правило, старением материала конструкций. Внезапные отказы носят случайный характер и являются следствием потери несущей способности конструкций в результате концентрации напряжений, превышающих расчетные.

Для простоты анализа строительных систем имеется два возможных состояния: нормальное эксплуатационное и отказ. В практике эксплуатации жилищного фонда здания могут иметь несколько состояний, соответствующих частичным и постепенным отказам в результате накопления дефектов, а также критическим.

В последнем случае имеются в виду отказы несущих элементов зданий, приводящие к полной потере работоспособности здания.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Оценка уровня эксплуатационной надежности зданий показывает соответствие состояния и свойств конструктивных элементов действующим нормативам. Поэтому любое изменение нормативных требований приводит к снижению или повышению уровня надежности. Характерным примером такого влияния являются изменения норм теплотехнических характеристик ограждающих конструкций. Это привело к снижению эксплуатационной надежности и возникновению отказов практически для всех зданий постройки до 1998 г. Подобную ситуацию наблюдаем при оценке эксплуатационной надежности систем инженерного оборудования, энергосистем и др. Даже при низком уровне физического износа такие системы не отвечают новым нормативным требованиям и находятся в состоянии отказа.

На рис. 4.3 приведены характерные типы отказов. В связи со случайным характером воздействий на конструктивные элементы здания модель надежности здания носит вероятностно статистический характер.

Рис. 4.3. Характеристика отказов 1 - теоретическая кривая;

2 - то же, при начальном резервировании и влиянии техногенных процессов;

3 - повышение надежности при восстановительных работах § 4.2. Основные понятия теории надежности При реконструкции здания в проектах должен предусматриваться уровень его надежности до и после База нормативной документации: www.complexdoc.ru реконструкции. В зависимости от качества конструкций и узлов здания выбирается тот или иной проект реконструкции. Заметим, что уже в проект нового здания закладывается определенный уровень надежности его элементов (фундаментов, несущих и ограждающих конструкций и т.п.). Обычно начальная надежность здания несколько меньше теоретической. Как уже отмечалось, с первого дня существования здания в отдельных узлах и конструкциях начинают происходить изменения, выражающиеся в ухудшении характеристик и показателей. Эти изменения по важности и интенсивности различны: одни приводят к ухудшению комфорта помещений, другие - к авариям и разрушению всего здания;

одни можно быстро устранить, другие - устранить вообще невозможно;

одни протекают во времени постепенно, другие возникают внезапно, без видимых причин.

Нет нужды говорить о том, что при решении вопроса о целесообразности реконструкции необходим тщательный анализ состояния здания с точки зрения надежности его узлов и конструкций, а в случае принятия положительного решения анализ проекта реконструкции, позволяющий оценить, какой будет надежность реконструированного здания.

Таким образом, с позиции надежности при реконструкции зданий возникают две основные проблемы:

оценка надежности элементов старого здания;

оценка надежности реконструированного здания при принятии того или иного проекта.

Для дальнейшего нам необходим ряд простейших понятий из теории надежности.

Как и в других областях науки, основные понятия теории надежности воспринимаются путем описания соотношений между ними.

Под изделием понимаются элемент, система или ее часть и т.д.

Эксплуатация изделия - совокупность всех фаз его существования.

Понятие надежности существенным образом связано с понятием качества.

Качеством изделия называется совокупность свойств, определяющих степень пригодности изделия для использования по назначению.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Качество сложных изделий, например здания (или его элементов), как правило, определяется весьма большим набором свойств. С течением времени свойства, составляющие качество изделия, видоизменяются, и чаще всего в нежелательную сторону.

Надежность изделия - это его способность сохранять качество при определенных условиях эксплуатации.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.