29 мая 2016г.
В ходе строительства и реконструкции жилых и общественных зданий возникает необходимость в усилении несущих строительных конструкций. Причинами этого могут послужить следующие факторы:
- физический износ конструкций в результате интенсивной или длительной их эксплуатации;
- изменение эксплуатационной нагрузки, связанное с пристройкой и надстройкой помещений или изменением назначения здания и сооружения;
- дефекты, возникшие в результате неправильной эксплуатации здания и сооружения;
- дефекты, возникшие в результате ошибок проектирования, монтажа и транспортировки конструкций.
В зависимости от сочетания факторов, типа конструкций, характера и степени повреждения элементов выбираются определенные способы и технологии усиления. В практике строительства существуют следующие способы усиления: увеличение сечений элементов; изменение конструктивной схемы; подведение новых дополнительных разгружающих конструкций или элементов; усиление соединений элементов; предварительное напряжение конструкций [2]. Выбор оптимальной схемы усиления производят путем сравнения нескольких проектных вариантов с учетом технологических особенностей, учитывающих стоимость изготовления и монтажа, расход материалов, трудоемкость работ, а также квалификацию рабочих.
Решение проблемы выбора технологии усиления, его особенностей рассмотрено на примере усиления железобетонных строительных конструкций жилого дома переменной этажности в г. Чебоксары. Конструктивная схема здания - рамно-связевый железобетонный каркас, со сборным перекрытием по сборно-монолитным ригелям и сборным колоннам. Сопряжение колонн с ригелями и сборно-монолитным перекрытием производится с помощью соединительных элементов. Для этого в местах примыкания плиты перекрытия и ригеля тело колонны лишено бетона, что позволяет в процессе сборки каркаса пропускать арматуру ригелей сквозь колонну. При омоноличивании сопряжения образуется жесткий узел, обеспечивающий устойчивость каркаса.
В ходе обследования объекта были выявлены значительные дефекты при производстве строительно- монтажных работ:
- значительное снижение (до 54%) прочности бетона узлов сопряжения несущих конструкций;
- дефекты, связанные с нарушением технологии бетонирования: выбоины и раковины в узлах сопряжения диафрагм с колонной, недоуплотненные участки, дефекты в рабочих швах, пустоты и раковины в теле бетона узлов сопряжения сборно-монолитного ригеля и колонны;
- механические повреждения железобетонных конструкций в виде сколов защитного слоя бетона и оголения рабочей арматуры.
На основании визуального, инструментального обследования и поверочных расчетов выявлена необходимость усиления узлов сопряжения сборных колонн и сборно-монолитных ригелей. Были рассмотрены несколько вариантов усиления узла сопряжения колонн и ригелей:
- 1 вариант: усиление узла с помощью местной железобетонной обоймы;
- 2 вариант: усиление узла с помощью местной металлической обоймы;
- 3 вариант: усиление узла с передачей усилий на нижележащий ригель, с помощью устройства предварительно напряженных двусторонних распорок на смежных этажах (сверху и снизу) усиляемого узла;
- 4 вариант: усиление узла с передачей усилий на нижележащий ригель, с помощью устройства разгружающей металлической обоймы на смежных этажах (сверху и снизу) усиляемого узла.
Технологические особенности каждого типа усиления состоят в следующем:
Первый вариант усиления узла с помощью местной железобетонной обоймы, представляющий собой локальное наращивание сечения в ослабленном узле, выполнялся путем омоноличивания с
приваркой дополнительной арматуры через коротыши к
рабочей арматуре колонны (Рисунок
1).
Основными сложностями в технологии усиления данного варианта были пробивка перекрытия в условиях густого армирования приопорного участка, невозможность выполнения работы в зимних условиях, а так же сложность бетонирования и установки опалубки в нижней части монолитной обоймы.
Второй вариант усиления узла с помощью местной металлической обоймы выполнялся путем устройства внешнего дополнительного армирования из металлических уголков и пластин (Рисунок 2). Недостатками данного варианта являются: пробивка перекрытия в условиях густого
армирования приопорного участка, ослабление сечения ригеля технологическими штрабами.
Третий вариант усиления узла с передачей усилий на нижележащий ригель с помощью устройства предварительно напряженных двусторонних распорок на смежных этажах (сверху и снизу) осуществлялся с помощью преднапрягаемых металлических распорок с перегибом их в средней части по высоте элемента (Рисунок 3). Для этого в боковых полках были выполнены вырезки, облегчающие перегиб. Совместная работа элементов усиления с несущими осуществляется за счет натяжных шпилек, производящих натяжение распорок и выпрямление
их
до вертикального
положения. Технологическими недостатками данного варианта стали большая материалоемкость, трудоемкость работ, требования к точности размеров раскроя металлических распорок.
Усиление узла по 4 варианту с передачей усилий на нижележащий ригель производилось с помощью устройства разгружающей металлической обоймы на смежных этажах (сверху и снизу) вдоль колонн с установкой упорных уголков под ригель с помощью гидравлического домкрата (рис. 4). Данный вариант усиления оказался наиболее технологически простым, менее требовательным к квалификации рабочих по сравнению с 3 вариантом, но более материалоемким.
На основании анализа вариантов усиления узлов конструкций были определены технико-экономический показатели типов
усиления (Табл.1). Расчет трудоемкости работ проведен на основании ГЭСН №46 «Работы при реконструкции зданий и сооружений» и являются приблизительными, поскольку в нормативной базе не учитываются все возможные способы усиления. Определение стоимости работ усиления выполнено по среднерыночным ценам на строительно-монтажные работы.
Таблица 1
Технико-экономические показатели вариантов усиления
|
Вариант
Показатели
|
1 вариант
|
2 вариант
|
3 вариант
|
4 вариант
|
|
Расход металла, кг
|
75,45
|
176,57
|
533,3
|
527,02
|
|
Расход бетона, м3
|
0,16
|
-
|
-
|
- |
|
Трудоемкость,
чел-ч.
|
16,53
|
13,1
|
24,9
|
24,61
|
|
Стоимость
одного узла
усиления, тыс. руб.
|
15,74
|
15,84
|
47,97
|
44,43
|
|
Сложности в работе
|
Пробивка
перекрытия, невозможность проводить работы в зимних условиях, трудоемкость бетонирования нижней части обоймы
|
Пробивка, ослабления сечения ригеля технологи- ческими штробами
|
Большая материалоем-кость, высокая трудоемкость, требования к точности раскроя
|
Большая материалоем- кость
|
К производству работ был принят 4 вариант усиления узла с помощью устройства разгружающей металлической
обоймы на смежных этажах
(сверху и снизу) как наиболее технологичный и возможный к выполнению силами заказчика без привлечения сторонних организаций.
При выборе метода усиления узлов сопряжения железобетонных конструкций жилых зданий помимо показателей стоимости и трудоемкости необходимо учитывать
технологические особенности производства работ по усилению конструкций, которые во многом влияют на выбор окончательного варианта усиления.
Список литературы
1.
Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций промышленных зданий. ЦНИИПромзданий. Москва, 1987.
2. Мальганов А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий / А.И. Мальганов, В.С. Плевков, А.И. Полищук. - Томск, 1990. - 320 с.
