29 мая 2016г.
Аннотация
Сохранение несущих строительных конструкций при реконструкции и техническом перевооружении промышленных предприятий является сложной технической и актуальной экономической задачей. Зачастую изменение функционального назначения производственных зданий связанно с увеличением нагрузки на перекрытие. В статье рассмотрен возможный метод и пример повышения несущей способности сборного ребристого железобетонного перекрытия.
Большинство строительных конструкций зданий и сооружений промышленных предприятий выработали свой ресурс и находятся в стадии ускоренной конструктивной деградации. Кроме того, некоторые объекты после длительного вывода из эксплуатации (без мероприятий по консервации) стараются сохранить и перепрофилировать. При этом собственники предприятий стараются максимально использовать ресурс существующих несущих конструкций. Вследствие чего перед инженерами-конструкторами ставится задача по частичной замене или усилению строительных конструкций зданий и сооружений.
Такая задача решалась при реконструкции производственного здания в г. Долгопрудный Московской области. После реконструкции подразумевается использовать здание по новому функциональному назначению, что приведет к увеличению нагрузок на перекрытие, и, как следствие, на иные несущие конструкции.
Общим и детальным обследованием строительных конструкций [1,2] было установлено, что здание трехэтажное, имеет сборный железобетонный каркас типовой серии ИИ20, узлы стыка поперечных ригелей и колонн жесткие. Настил перекрытия выполнен из сборных ребристых железобетонных панелей высотой 400 мм. Нормативные длительные временные нагрузки на перекрытие 1000 кг/м2, и постоянную 700 кг/м2 (постоянная нагрузка включает вес ригеля, вес плит перекрытия, вес пола и вес перегородок).
Также в соответствии с отчетом об обследовании ряд сборных плит перекрытия имеют дефекты: разрушение защитного слоя бетона, растрескивание, оголение и корродирование арматуры. Коррозия арматуры, выявленная при проведении обследования, снижает несущую способность отдельных плит перекрытия до 50%.
Был проведен анализ пригодности строительных конструкций для эксплуатации при новом функциональном назначении здания на основании, которого было принято решение об усилении сборных ребристых плит перекрытия способом увеличения сечения.
В данной статье рассматривается вопрос об усилении одного из элементов перекрытия, а именно ребристой плиты перекрытия. Методы усиления плит перекрытий известны, «ручной» расчет апробирован [3], в данной же работе рассматривается вопрос о компьютерном расчете усиления конструкции с тем, чтобы учесть величину загружения перекрытия вследствие неоднородности функционального назначения помещений, расстановки технологического оборудования, а также различного уровня несущей способности плит перекрытия, определяемого условиями, сроком и особенностями эксплуатации сооружения.
В расчетной схеме плиты перекрытий моделируются стержневыми конечными элементами таврового сечения с размерами, эквивалентными реальной плите. В точках опирания плит на ригели введены шарниры, обеспечивающие «разрезный» принцип их работы. Пластинчатые элементы в расчетной схеме выполнены для облегчения прикладывания нагрузок и имеют «нулевую» жесткость и собственный вес. Ниже приведены результаты расчетов в виде требуемого армирования сборных плит перекрытий и конструкций усиления.
Учитывая уровень армирования ребер плит перекрытия в 4Ø20А-III (4Ø22A-III) с площадью арматуры 12,57 (15,21) см2, существует значительный перегруз существующего перекрытия.
Предлагается произвести усиление путем устройства в пространстве между ребрами плит перекрытия дополнительных монолитных балок, с высотой ≈350 мм с одновременным устройством железобетонной плиты
толщиной 50 мм по полкам сборных плит.
Рассматривалось два варианта усиления:
- с усилением по разрезной схеме (вариант 1);
- с усилением по неразрезной схеме (вариант 2).
Результаты требуемого армирования как конструкций усиления, так и существующих конструкций (ребер плит перекрытия) приведены ниже.
Уменьшение несущей способности существующих плит покрытия даже в рамках «упругого» расчета моделируется уменьшением жесткости (модуля деформаций) элемента, причём таким методом можно провести
выборочное уменьшение несущей способности элемента даже без проведения громоздкого нелинейного расчета.
Результаты расчетов по «разрезной» схеме показывают возможность усиления по данному варианту.
Следует отметить, что предложенные способы усиления возможны при учете следующих факторов:
- работы по усилению несущих конструкций требуют высокой производственной дисциплины и опыта исполнителей, а также тщательного контроля качества;
- следует учитывать, что данный метод усиления приводит к существенному утяжелению плит и, как следствие, увеличению нагрузок на все ниже расположенные конструкции, вплоть до фундаментов.
- технология усиления железобетоном требует мокрых процессов, в большинстве случаев устройства опалубки и времени для набора бетоном проектной прочности, что неизбежно приводит к продолжительному
выводу из эксплуатации помещений или их отдельных участков.
Исходя из решения данной инженерной задачи можно сделать следующие выводы:
1. Расчет по «разрезному» варианту показывает возможность произведения данного усиления.
2. Результаты расчета по «неразрезному» варианту показывают значительный эффект по «разгрузке» существующих конструкций, но при этом приводят к значительному перенапряжению в бетоне небольшой по
площади сжатой зоны опорного узла, которое требует введения двойного армирования, что в условиях применения поперечного ригеля таврового сечения сложно технологически.
3. Устройство монолитной железобетонной плиты усиления позволило повысить не только несущую способность, но и жесткость перекрытия.
4. Реализация данного метода усиления позволила избежать трудоёмких демонтажных работ и сократить сроки строительно-монтажных работ.
Список литературы
1. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. М.: Стандартинформ, 2011. – 89 с.
2. СП 13-102-2003*. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений / Госстрой России. - М.: ФГУП "ФЦС" 2011. – 31 с.
3. СП 63.13330.2010. Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная версия СНиП 52-01-2003 / Минрегион России. - М.: ФГУ ФЦС 2012. – 280 с.
