Презентация "РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ" – проект, доклад

РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ

Лекция№3 Реконструкция зданий, построенные по первым поколениям типовых проектов

Рис. 1.2. Конструкции фундаментов зданий традиционной постройки: а – бутовый с расширением книзу; б – то же бутобетонный; в – бутовый одина-ковой ширины; г – то же бетонный; д – бутобетонный с подушкой основа-ния; е –бетонный в здании с подвалом; 1 – бутовая кладка; 2 – бутобетон; 3 – бетон; 4 – кирпичная облицовка; 5 – пол подвала; 6 – деревянные лежни; 7 – доски опалубки; 8 – отмостка по булыжнику; 9 – то же по бетонному основанию; 10 – гидроизоляция; 11 – перекрытие над подвалом

Характерной особенностью зданий старой постройки является достаточно высокий показатель плотности фундаментов (отношение пло-щади подошвы фундаментов к площади застройки), который достигает 30–42 %. При этом в 30 % зданий не используется и 50 % нормативного давления. Отсюда следует, что в большей части зданий при их реконст-рукции возможно увеличение давления на основание и, таким образом, надстройка дополнительных этажей.

Планировки этажей в домах первых типовых массовых серий: а – 1-464; б – 1-335

Физический износ этих зданий не значителен. Существенен моральный износ, заключающийся в недостаточности размеров подсобных помеще-ний (как следствие наличия проходных комнат). В наибольшей степени планировочные недостатки присущи 3- и 4-комнатным квартирам. Исходя из этого задачами реконструкции таких жилых зданий являются: 1) устранение планировочных недостатков квартир; 2) повышение комфортного уровня благоустройства здания (устройст-во лифтов, мусоропроводов); 3) повышение архитектурно-художественных качеств как отдельных зданий, так и застройки в целом.

Можно выделить три основных направления переустройства зданий первых массовых серий: − перепланировка типового этажа; − преобразование первого этажа; − изменение этажности здания. При перепланировке этажей в домах первых массовых серий возможно использование нескольких вариантов модернизации. Например, можно выполнять модернизацию планировочных решений квартир с сохранением планировочных структур секций (четырёх- или трёхквартирных, рис. 1.4) или проводить модернизацию с изменением планировочных структур секций путём перехода к двух- и трёхквартир-ным секциям [9] (рис. 1.5).

Рис. 1.4. Увеличение площадей квартир без изменения структуры секции: а – планировка секции до реконструкции; б – то же после реконструкции

Рис. 1.5. Увеличение площадей квартир за счет изменения структуры секции: а – планировка секции до реконструкции; б – то же после реконструкции

Для увеличения количества типов квартир и общего их числа в доме можно использовать пристройку дополнительных объёмов с разборкой подоконной части наружных стен. Пристраиваемый объём лучше выпол-нить в виде эркера и разместить в нём отдельное помещение квартиры, например, столовую, преобразовав существующий в наружной стене оконный проём в дверной. Пристройки дополнительных выступающих объёмов можно возводить из сборных железобетонных элементов, из мо-нолитного бетона или кирпича. Но во всех случаях они должны распола-гаться на самостоятельных фундаментах.

В общем случае при перепланировке типового этажа зданий с про-дольными несущими стенами можно использовать следующий набор приёмов: 1) уменьшение количества комнат за счёт перемещения внутриквар-тирных перегородок; 2) ликвидацию проходных комнат путём создания коридора за счёт «отрезания» от комнаты части площади в глубине помещения; 3) увеличение площади кухни и подсобных помещений за счёт: − переноса санузла в глубину квартиры или расчленения его на туалет (при входе) и ванную в глубине квартиры; − пристройки дополнительных выступающих объёмов. В этих случа-ях имеет смысл оборудование кухонь оставить в той их части, которая на-ходится в пределах существующего здания, а пристройки использовать для организации обеденных мест; 4) пристройку лоджий. Пример реконструкции секции жилого дома с продольными несущими стенами приведен на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Пример реконструкции секции жилого дома с продольными несущими стенами: а – планировка секции до реконструкции; б – после реконструкции

В общем случае при перепланировке типового этажа зданий с перекрёстной схемой несущих стен при малом шаге поперечных несущих стен можно использовать ряд приёмов: 1) увеличение площади жилых помещений квартиры за счёт пристрой-и объёмов в случае удаления продольной наружной стены при шаге поперечных стен 2,6 м; 2) ликвидацию проходных комнат путём «отрезания» затемнённой её части и устройства дополнительного коридора; 3) увеличение площади кухни за счёт: – переноса санитарного узла полностью или частично в глубину квартиры; – пристройки эркера по продольному фасаду при шаге перекрытий 2,6 м; 4) пристройку лоджий. Пример реконструкции секции жилого дома при перекрёстной схеме несущих стен приведен на рис. 1.7.

Приёмы перепланировки в зданиях с перекрёстной схемой несущих стен. Наиболее массовым представителем этих зданий является жилой дом типовой серии 1-464.

Рис. 1.7. Пример реконструкции секции жилого дома при перекрёстной схеме несущих стен: а – планировка секции до реконструкции; б – после реконструкции

Приёмы перепланировки в зданиях с поперечными несущими стенами. По такой схеме запроектированы дома типовых серий 1-467, 1-468 и др. Несущими элементами остова зданий этой конструктивной схемы являются несущие поперечные стены и сборные железобетонные перекрытия. Один из шагов в этой планировочной схеме увеличен до 6–6,4 м. Для улучшения планировочных решений здания используются два варианта – модернизация или реконструкция зданий серии 1-468. По первому варианту (модернизация) общее число квартир сокращается приблизительно на 1/3. При этом все несущие конструкции и самонесущие наружные стены сохраняются. Демонтируются только наружные стеновые панели в местах примыкания пристраиваемых помещений для мусоропровода.

По второму варианту (реконструкция) сохраняются все квартиры, но для повышения их комфортности используется пристройка дополнительных объёмов к зданию. При перепланировке типового этажа зданий с поперечными несущими стенами со смешанным шагом поперечных несущих стен можно использовать ряд приёмов: 1) увеличение площади жилых помещений квартиры за счёт: – переноса перегородок; – пристройки дополнительных объёмов по продольному фасаду здания; – уменьшения количества квартир в секции;

2) увеличение площади кухни и подсобных помещений за счёт: – переноса санитарного узла в глубину квартиры или разделение его на туалет при входе и ванную в глубине квартиры; – пристройки дополнительных объёмов по фасаду здания; 3) увеличение площади квартир за счёт увеличения ширины дома. При этом приёме демонтируются наружные панели, удлиняются поперечные внутренние стены и устанавливаются новые наружные панели. Однако подобные операции представляют определённые трудности и требуют соответствующей конструктивной и технологической разработки; 4) пристройка лоджий. Пример реконструкции секции жилого дома с поперечной схемой несущих стен приведен на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Пример реконструкции секции жилого дома с поперечной схемой несущих стен: а – конструктивная схема до реконструкции; б, в – перепланировка секции при реконструкции

ЛЕКЦИЯ №4 1.4. Пристройки к зданиям

Под пристройками понимают: 1) добавление объемов (пристроек) к существующим зданиям; 2) включение небольших зданий в новые строительные комплексы. Виды пристроек см. на рис. 1.9. Пристройки могут выполняться путем: – продолжения стен существующего здания без устройства параллельной стены; – с устройством параллельной стены (как правило, выполняется когда пристройка выше существующего здания). Основными конструктивными задачами при проектировании пристроек является устройство: примыкания фундаментов (старых и новых), перекрытий, стен.

Рис. 1.9. Виды пристроек: а – пристройка в торец существующего здания; б – объединение пристройкой и встройкой двух корпусов; в – увеличение ширины корпуса здания; г – заполнение встройками разрывов между зданиями; 1 – существующие здания; 2 – пристройки (встройки)

Исходя из этого, при устройстве примыкания фундаментов разли-чают следующие случаи: 1) подошвы фундаментов расположены на одном уровне; 2) подошва нового фундамента заложена ниже уровня подошвы суще-ствующего. У пристроек, имеющих примерно такую же высоту как и существую-щее здание, пристроек к относительно современным зданиям зачастую фундаменты закладываются на одной глубине с существующим зданием. При близком расположении фундаментов на одном уровне, возникает опасность взаимного наложения эпюр напряжения грунтового основания под фундаментами существующего здания и пристройки, что чревато просадками фундамента существующего здания. Чтобы исключить взаимное влияние, грунт старого здания отрезается стенками из деревянного или металлического шпунта (рис. 1.10

Рис. 1.10. Фундамент пристройки и существующий фундамент располо-жены на одном уровне: 1 – сущест-вующие конструкции; 2 – новые конструкции; 3 – консольная балка или плита; 4 – шпунт

К сожалению, описанный случай, когда отметки глубины заложения фундаментов совпадают, довольно редки. Особенно это касается регионов с суровым климатом, где глубина промерзания грунта и соответственно проектируемая глубина заложения фундамента может быть очень велика по сравнению с фундаментами зданий «старой постройки». Как правило, глубина заложения фундаментов в таких зданиях сильно уменьшена по сравнению с современными нормами проектирования. В этом случае, взаимное влияние фундаментов исключают путем отступа пристройки от существующего здания на безопасное рас- стояние. При этом угол между крайними точками подошв фундаментов должен со- ставлять не более 30 (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Фундамент пристройки ниже существующего фундамента: 1 – существующие конструкции; 2 – новые конструкции; 3 – консольная балка или плита

При устройстве примыкания пе- рекрытий обычно не возникает осо- бых сложностей, если перекрытия пристройки полностью опираются на несущие конструкции пристраиваемой части. Однако существуют случаи, когда перекрытия пристройки опираются и на конструкции существующе-го здания. К примеру, когда стена пристройки отстоит от стены сущест-вующего здания на один конструктивно-планировочный шаг, применяют опирание плит на опорный уголок (рис. 1.13). Перекрытия опирают одной стороной на стену существующего здания через опорный уголок, другой на стену пристройки.

При устройстве примыкания стен с одной стороны необходимо, что-бы визуально пристройка и существующее здание являлись одним целым. В то же время, если пристройка выполняется на новом конструктивном остове, то между существующим зданием и пристройкой обязательно устраиваются деформационные швы. Для предотвращения раскрытия швов необходимо крепление пристраиваемых стен посредством анкеров. Однако применение жесткого анкерного крепления противоречит самому принципу устройства деформационного шва, поскольку препятствует свободным деформациям конструкций.

Для сопряжения существующих и новых стен в деформационном (со-единительном) шве используют анкеры скользящего типа (или «скользя-щие анкеры». Шаг установки анкеров – 2000 мм. На рис. 1.14, 1.15 приведены примеры подобных анкерных устройств.

Рис. 1.14. Скользящий анкер конструкции В.К. Соколова: 1 – сущест-вующие конструкции; 2 – новые конструкции; 5 – якорь; 6 – связка; 7 – скоба; 8 – штырь

При возведении пристроек требуется решать самые разнообразные инженерные вопросы, иногда кажущиеся несуществен-ными, хотя они могут заметно повлиять на прочность и сохранность как существую-щего здания, так и пристройки. При проектировании встроек или при-строек нужно предусматривать мероприя-тия по обеспечению минимальной разно-сти осадок существующего здания и при-страиваемых элементов и возможность их взаимных смещений без снижения экс-плуатационных качеств. Следует избегать устройства деформационных швов внутри помещения.

Рис. 1.15. Усиленный скользя-щий анкер: 1 – существующие конструкции; 2 – новые конст-рукции; 3 – узел скольжения; 4 – утеплитель-герметик

При реконструкции распространена пристройка так называемых малых объемов – эркеров, лоджий, галерей, лифтовых шахт, лестничных клеток и т. п. (рис. 1.16 и 1.17).

Пристройка способна решить основные проблемы морального износа зданий, такие как малые площади отдельных помещений, отсутствие лифтов и мусоропроводов, локальными мероприятиями и повысить уровень комфорта, не прибегая к крупным и затратным работам и не требуя большой строительной площадки

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что понимают под термином «пристройка»? 2. Каковы особенности конструирования фундаментов пристройки при расположении фундаментов в одном уровне? 3. Каковы особенности конструирования фундаментов пристройки при расположении фундаментов в разных уровнях? 4. Для чего применяют «скользящие анкеры»? 5. Что понимают под пристройкой «малых объемов»?

Лекция №5 1.5. Надстройка зданий

Надстройка – повышение этажности отдельных частей здания или всего здания в целом. Надстройка является одним из важных видов реконструкции жилого фонда городов, поскольку она увеличивает полезную площадь здания без расширения площади застройки. При надстройке городскую территорию используют более экономично, так как возрастает плотность застройки. При выполнении надстройки в отличие от пристройки не требуется увеличение земельного участка. Также выполнение надстройки позволяет реализовать все запасы несущей способности конструкции здания. По конструктивным признакам различают следующие 3 вида надстроек (рис. 1.18): 1) обычные; 2) с изменением конструктивной схемы; 3) ненагружающие

Конструктивное решение надстроек: а – обычная надстройка;

1 – существующее здание; 2 – надстройка; 3 –распределительный пояс-обвязка;

Обычные надстройки – продолжение здания в высоту с сохранением его внутренней структуры без существенного усиления несущих конструкций (обычно надстраивается 1–2 этажа). Такая надстройка возможна практически для всех зданий традиционной постройки, вследствии уплотнения грунта основания и использования запасов прочности стен и фундаментов

Одним из наиболее распространенных типов обычной надстройки является надстройка мансарды (рис. 1.19). Мансардный этаж – этаж в чердачном пространстве, фасад кото-рого полностью или частично образован поверхностью (поверхностями) наклонной, ломаной или криволинейной крыши. Надстройка мансард самое простое и доступное решение (иногда даже без отселения жильцов или остановки процессов в общественном здании). Если существующая скатная крыша достаточно высока, то возможно устройство в чердачном пространстве двух этажей (возможно двухуровневых помещений). При проектировании мансардного этажа необходимо иметь в виду, что роль ограждающих конструкций в этом случае выполняет совмещенная утепленная кровля и, следовательно, все правила и конструктивные осо-бенности ее устройства являются также и требованиями, которые необхо-димо соблюдать при возведении мансардного этажа.

Рис. 1.19. Типы мансардных надстроек: а – с прямыми наклонными скатами; б – с ломаными ската

В связи с тем, что часть стен в помещении мансарды наклонны, возни-кают некоторые сложности, связанные с необходимостью применения специальных мансардных окон и, кроме того, в местах вблизи примыка-ния наклонных стен и полов возникают «мертвые» зоны, подход к кото-рым невозможен из-за малой высоты. Согласно строительным нормам к мансардным этажам предъявляются особые требования. Так, согласно СНиП 31-01-2003 [4] , «…в жилых по-мещениях и кухне квартир, расположенных в мансардном этаже (или верхних этажах с наклонными ограждающими конструкциями), допуска-ется меньшая высота потолка относительно нормируемой на площади, не превышающей 50 %». Также СНиП 31-01-2003 [4] допускает уменьшение площади помещений мансардного этажа относительно помещений обыч-ных этажей. «…Площадь спальни и кухни в мансардном этаже (или этаже с наклонными ограждающими конструкциями) допускается не менее 7 м2 при условии, что общее жилое помещение имеет площадь не менее 16 м2

», существуют некоторые послабления и в противопожарных нормах – «… Здания I, II и III степеней огнестойкости допускается надстраивать одним мансардным этажом с несущими элементами, имеющими предел огнестойкости не менее R 45 и класс пожарной опасности К0, независимо от высоты зданий, …но расположенным не выше 75 м. Ограждающие конструкции этого этажа должны отвечать требованиям, предъявляемым к конструкциям надстраиваемого здания». Противопожарные требования, особенно пути эвакуации мансардного этажа, зависят от планировочной структуры существующего здания: – при совпадении функций существующего здания и мансардного этажа для путей эвакуации используется лестнично-лифтовый узел здания, к которому примыкает мансарда; – при несовпадении функций здания-основы и мансардного этажа, к примеру, если в жилом доме на мансардном этаже размещаются нежилые помещения, для создания путей эвакуации требуется

устройство специ-альных коммуникаций, которые могут находиться внутри или вне здания и иметь изолированные выходы, в том числе между двумя зданиями. До-пускается принимать в качестве второго эвакуационного выхода лестнич-ные клетки жилой части здания, при этом выход предусматривается через тамбур с противопожарными дверями. Мансардное окно может служить спасательным проемом, через кото-рый могут быть эвакуированы люди из помещения. Мансардные окна – окна, специально предназначенные для установки в наклонных поверхностях скатов крыши, обладают повышенной водоне-проницаемостью (рис. 1.20). При разработке интерьера мансардного этажа следует учитывать осо-бенности геометрических форм помещений. Речь идет о размещении ле-стниц, обстановке ванной комнаты и туалета, кухни, а также о размеще-нии дверей. Например, следует принимать во внимание свободную высоту лестничных маршей в отношении наклонных поверхностей крыши. Труд-ностей не возникает, когда направление лестницы параллельно уклону крыши или лестница размещена по средней оси здания.

Рис. 1.20. Устройство окон на мансардном этаже: 1 – обрешетка; 2 – черепица; 3 – стальная кровля; 4 – черная коробка; 5 – лобовая доска с облицовкой; 6 – уплотнительная прок-ладка; 7 – оконный блок; 8 – опорный брусок; 9 – стропильная нога; 10 – утеплитель; 11 – плиты отделочного слоя; 12 – отверстия для проветривания подкровельного пространства.

Надстройки с изменением конструктивной схемы – это надстройки с передачей дополнительной нагрузки (от надстраиваемых этажей) на слабо нагруженные элементы.

1 – существующее здание; 2 – надстройка; 3 – распределительный пояс-обвязка;

Надстройки с изменением конструктивной схемы

Такой прием целесообразен, когда необходимый объем надстройки нельзя осуществить обычной надстройкой. При таком способе конструк-тивная схема надстройки отличается от конструктивной схемы сущест-вующего здания. К примеру, в существующем здании несущими являются продольные стены, которые воспринимают нагрузку от перекрытий вместе с полезной нагрузкой и нагрузку от собственного веса. При этом поперечные стены здания являются самонесущими – воспринимают нагрузку только от собственного веса. По существу, имея такое же сечение, как и продольные стены, они являются недогруженными. В надстроенной части здания не-сущими сделаны поперечные стены. Полезная нагрузка от перекры-тий/покрытия распределяется на поперечные стены. Таким образом, на-грузка воздействует на остов здания более равномерно. Пример такой надстройки показан на рис. 1.18, б. Такими надстройками здание может быть повышено на 3–4 этажа.

1 – существующее здание; 2 – надстройка; 3 – распределительный пояс-обвязка; 4 – колонна; 5 – плиты лоджий – горизонтальные связи колонн; 6 – несущий ростверк

в – ненагружающая надстройка

Ненагружающими надстройками могут быть сооружения над любым зданием и на любую высоту, представляющие собой устройство новых опор надстраиваемой части, которые возводятся на собственных фунда-ментах (рис. 1.18, в; 1.21).

Рис. 1.21. Пример ненагружающей надстройки 3-этажного здания: 1 – существующее здание; 2 – колонны, несущие надстройку; 3 – балка-стенка

Планировка и конструкции надстройки могут быть совсем иными, чем в существующем здании, так как они зависят только от остова ненагру-жающей надстройки. В каждом этаже или через этаж располагаются несущие элементы в виде балок, устанавливаемых на колонны надстройки. Для любых видов надстроек конструктивные требования имеют двоя-кую направленность: – с одной стороны, необходимо максимально облегчить конструкции надстройки (выполняют из облегченных кладок или панелей). – с другой, – создать условия для обеспечения восприятия дополни-тельных усилий несущими элементами существующего здания (для этого предусматривают частичное или полное усиление конструкций, а также перераспределение действующих нагрузок). В каменных зданиях для перераспределения нагрузок от надстраивае-мой части и частичного усиления устраняют жесткие распределительные пояса. В специальной литературе их еще называют «пояс жесткости», «обвязочный пояс» и т. п. Выполняют их по всему контуру капитальных стен здания на уровне стыка старой и новой кладки. В распределительный пояс заанкеривают перекрытия, и таким образом получается жесткая диа-фрагма. Основные виды распределительных поясов показаны на рис. 1.22.

Рис. 1.22. Основные виды распределительных поясов: а – армокирпич-ный пояс; б – железобетонный плитный; в – железобетонный балочного сечения; г – железобетонный повышенной жесткости

Железобетонные плитные пояса выполняются в виде двух железобе-тонных плит высотой в один ряд кладки. Железобетонные пояса балочного сечения выполняются в виде желе-зобетонной балки (ростверка) с соответствующим армированием. Высота пояса подбирается кратно высоте нескольких рядов кладки. Данная конст-рукция является наиболее распространенной при надстройке зданий.

Очень часто в поясе данной конструкции размещают анкерные болты для крепления стоек каркасных надстроек. Железобетонный пояс повышенной жесткости выполняется в виде омоноличенных прокатных профилей. При устройстве распределительных поясов следует помнить, что железо-бетон имеет гораздо большую теплопроводность, чем кирпичная кладка. Для исключения нарушения температурно-влажностного режима в помеще-ниях, примыкающих к поясу, выполняют теплотехнический расчет и при необходимости мероприятия по дополнительному утеплению этого узла. При возведении надстройки не следует забывать о необходимости уст-ройства лифта. Согласно СНиП 31-01-2003 [4], «…предусматривать лиф-ты следует в жилых зданиях с отметкой пола верхнего жилого этажа, пре-вышающей уровень отметки пола первого этажа на 11,2 м. В жилых зда-ниях, начинаемых строительством после 01.01.2010 г., в IA, IБ, IГ, IД и IVA климатических подрайонах, лифты следует предусматривать в здани-ях с отметкой пола верхнего этажа, превышающей уровень отметки пола первого этажа на 9,0 м.

Допускается при обосновании не предусматривать лифты при надстройке существующих 5-этажных жилых зданий одним этажом. В зданиях, оборудованных лифтом, допускается не предусматри-вать остановку лифта в надстраиваемом этаже». Надстройка зданий приводит к значительному увеличению их массы и следовательно, повышенным нагрузкам на несущие конструкции. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что такое надстройка здания? Назовите виды надстройки. 2. Что необходимо учитывать при проектировании мансардного этажа? 3. Что такое надстройка с изменением конструктивной схемы. 4. Что такое ненагружающая надстройка? 5. С какой целью при надстройке здания устраивается распределитель-ный пояс?

Лекция №6. Усиление оснований и фундаментов зданий

1.6. Усиление оснований и фундаментов зданий Довольно часто (а при надстройке обязательно) реконструкция зданий сопровождается увеличением нагрузки на основания и фундаменты. Кроме того, элементы существующих зданий и без того могут находиться в значительно изношенном состоянии. Возникает необходимость в их усилении. Помимо недостаточной несущей способности грунтов основания для реконструируемых зданий представляет опасность сильная обводненность грунтов, что чревато снижением расчетного сопротивления основания, выщелачиванием материалов фундаментов, затоплением подвалов. Также опасны основания, сложенные пучинистыми грунтами. Сочетание пучинистых грунтов с обводненностью участка гарантирует значительные деформации оснований. Исходя из перечисленных задач, выделяют три главных направления усиления оснований реконструируемых зданий

Основные способы усиления грунтов оснований 1.Водопонижение . Понижение уровня грунтовых вод при помощи дренажа 2.Упрочнение грунта . Электрохимическое закрепление, обжиг, смолизация, цементация, силикатизация . 3.Предотвращение (снижение) морозного пучения грунта . Устройство утепленной отмостки, замена пучинистого грунта, прогрев грунта .

Понижением уровня грунтовых вод достигают значительного увеличения несущей способности грунта. Происходит это за счет снятия гидростатического давления, что приводит к уплотнению грунта. Уплотнение сопровождается осадками, поэтому все здания и сооружения, расположенные в водоносном слое и попадающие в зону водопонижения, обследуют, проверяют на прочность с учетом возможности неравномерных осадок. В период выполнения работ за ними устраивают наблюдение. 1. Для водопонижения используют дренажные системы. Различают три типа дренажа: горизонтальный, вертикальный и комбинированный. Горизонтальный дренаж осуществляют в виде открытых и закрытых дрен. Дрены первого типа выполняют как каналы-осушители, имеющие уклон в сторону водосброса.

Закрытые дрены представляют собой подземные каналы, поперечные сечения которых полностью заполнены фильтрующим материалом. Недостатком таких дрен является ненадежность их работы, поскольку во время эксплуатации дренирующий слой может заиливаться и перестает пропускать воду, поэтому часто применяют дрены, по дну которых уложены перфорированные трубы, прикрытые фильтрующей обсыпкой. Такие дрены обладают большей надежностью. В них грунтовая вода движется к водосбросу, заполняя не только сечение трубы, но и дренирующую обсыпку. Вертикальный дренаж состоит из трубчатых или шахтных колодцев, погруженных в водоносный слой.. Уровень грунтовых вод понижают откачкой воды из колодцев.

Комбинированный дренаж это сочетание горизонтального и вертикального типов. Подобные системы состоят из трубчатых колодцев, присоединенных к коллектору, выполненному по принципу горизонтальных закрытых трубчатых дрен с фильтрующей обсыпкой. Коллекторы не только транспортируют поступающую из колодцев воду, но и перехватывают ее непосредственно из грунта [13]. Необходимо учитывать, что водопонижение вызывает иногда вымывание частиц грунта из основания под фундаментами. Особенно это касается песчаных грунтов. Следует предусматривать мероприятия по предотвра-щению вымывания.

2.Упрочнение грунта проводят путем электрохимического закрепления, обжига, смолизации, цементации и силикатизации.

Электрохимическое упрочнение основано на физико-химических процессах, происходящих при пропускании через переувлажненный глинистый грунт электрического тока. Под его действием происходит необратимая коагуляция глинистых частиц и их закрепление. Кроме того, грунт осушается и, следовательно, уплотняется

Рис. 1.23. Электрохимическое уплотнение грунта: 1 – существующий фундамент; 2 – стержни-электроды (инъекторы-электроды при электросиликатизации); 3 – закрепленный массив грунта; 4 – очередное положение электродов (инъекторов); 5 – кирпичная стена; 6 – вскрытая пазуха фундамента

Обжиг грунта превращает его в камневидную массу обожженной породы. Обжиг применяют для закрепления лёссовидных и пористых глинистых грунтов. Тепловую обработку производят путем нагнетания в грунт воздуха под давлением, нагретого до температуры 600–800 С, или путем сжигания в скважинах газового или жидкого топлива.

Рис. 1.24. Обжиг грунта: 1 – сущест-вующий фундамент; 2 – скважины; 3 – форсунка с наконечником; 4 – пламя; 5 – закрепленный грунт; 6 – трубка для подачи топлива

Смолизация грунта заключается в обработке его синтетическими смолами, образующими прочные и стойкие кристаллизационные связи. Этот способ применяют для закрепления мелкозернистых грунтов при высоком уровне грунтовых вод. Закрепление производят путем инъекции в грунт смолы и отвердителя. Закрепляющие компоненты нагнетают в скважины под давлением до 10 атм (1 МПа).

Цементацию грунтов применяют в крупнозернистых породах. Сущность метода заключается в инъектировании цементной суспензии под подошву фундамента. Суспензия заполняет поры, скрепляет частицы грунта и этим увеличивает прочность основания. Радиус

Силикатизацией упрочняют песчаные и пылевидные грунты, что заключается в нагнетании химических растворов, которые вступают в реакцию между собой или с солями, содержащимися в грунте. В результате образуется гель кремниевой кислоты, закрепляющий частицы грунта и обеспечивающий упрочнение основания.

Рис. 1.25. Химическое за-крепление грунтов нагне-танием в основание рас-творов (смолизация, цементация, силикатизация): 1 – существующий фунда-мент; 2 – инъекторы; 3 – закрепленный грунт; 4 – направление распространения закрепляющих растворов; 5 – шланг для подачи растворов

Электросиликатизация отличается от силикатизации тем, что в процессе выполнения работ через грунт пропускают постоянный электроток, стимулирующий перемещение химического раствора в массе породы.

Мероприятия по недопущению морозного пучения. Устройство утепленной отмостки позволяет сохранить вблизи фундаментов тепло отапливаемого здания и избежать промерзания грунта под подошвой фундамента (рис. 1.26) Замена пучинистого грунта на непучинистый исключает пучение всего замененного массива грунта. Ввиду затратности способа он применяется при невозможности использования других способов, в частности для неотапливаемых зданий и их частей

Рис. 1.27. Замена пучинистого грунта на непучинистый: 1 – существующий фундамент; 2 – пучинистый грунт; 3 – граница сезонного промерзания основания; 4 – отмостка; 5 – непучинистый сыпучий грунт, укладываемый с уплотнением пазух

Рис. 1.26. Устройство утеп-ленной отмостки: 1 – суще-ствующий фундамент; 2 – пучинистый грунт; 3 – гра-ница сезонного промерза-ния основания; 4 – водоне-проницаемое покрытие от-мостки; 5 – утеплитель

Прогрев грунта не позволяет замерзнуть пучинистому грунту, устраивается путем прокладки у фундаментов греющих кабелей, теплотрасс (рис. 1.28).

Рис. 1.28. Прогрев грунта: 1 – существующий фундамент; 2 – пучинистый грунт; 3 – граница сезонного промерзания основания; 4 – тепловая магистраль; 5 – ж/б лоток; 6 – прогретый грунт;

Выбор способа укрепления основания под фундаментами реконструируемого здания базируется на анализе гидрогеологических харак-теристик грунтов и сравнительных технико-экономических показателей вы-полнения работ [13]. Эффективность применения способа упрочнения зависит от структуры грун-та, скорости и агрессивности грунтовых вод.

Основные способы усиления фундаментов

1.Укрепление кладки фундамента :

А. Замена кладки отдельными участками; устройство обойм, торкретирование . Б.Цементация

Рис. 1.29. Усиление фундаментов цементацией: 1 – усиливаемый фундамент; 2 – инъекторы для нагнетания цементного раствора; 3 – наплывы раствора; 4 – кирпичная стена

Цементацию фундаментов выполняют, если монолитность кладки на-рушена по всей толщине. Этот способ проще, чем замена кладки на новую. Процесс цементации кладки аналогичен процессу цементации грунтов и

Рис. 1.30. Усиление фундаментов железобетонной обоймой: 1 – усиливаемый фундамент; 2 – кирпичная стена; 3 – железобетонная обойма; 4 – анкеры; 5 – надподвальное перекрытие

Железобетонная обойма представляет собой оболочку, которая охваты-вает поврежденный фундамент. Внешняя и внутренняя части обоймы соединяются между собой сквозными арматурными стержнями, пропущенными через тело существующего фундамента, к которым привариваются каркасы обоймы. Наиболее эффективно устройство обойм для усиления столб-чатых фундаментов.

Устройством приливов достигают увеличения площади подошвы фундаментов (рис. 1.31). Новые части фундаментов выполняют из бетона и железобетона. Для совместной работы старых и новых частей фундамента соприкасающиеся поверхности тщательно омоноличивают

Рис. 1.33. Усиление фундаментов устройством ко-ротких свай под подош-вой: 1 – наращиваемая часть фундамента; 2 – за-чеканка жестким раство-ром; 3 – вдавливаемые сваи; 4 – домкраты

Короткие сваи под подошвой фундаментов устанавливают для повышения расчетного со-противления грунта на 30–40 % (рис. 1.33). Этот способ дорог, трудоемок и требует строгого со-блюдения правил безопасности работ. Однако он достаточно надежен и может быть применен в тех случаях, когда нельзя уширить фундамент или усилить основание.

Рис. 1.34. Усиление фундаментов установкой разгрузочных балок: 1 – существующий фундамент; 2 – рандбалки; 3 – поперечные балки; 4 – домкраты

Фундаменты заглубляют, подводя под существующую конструкцию бе-тонную или железобетонную стену заданной высоты. При заглублении вна-чале вывешивают стены здания на временных шорах. Для этого на уровне обреза фундамента в стены заводят поперечные балки

Выбор способа усиления фундаментов реконструируемого здания осно-вывают на всестороннем анализе конструкций и геологических условий ме-стности. Усиление фундаментов является дорогостоящим мероприятием, особенно при необходимости расширения площади опоры на основание.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Назовите основные способы усиления оснований реконструируемых зданий. 2. Какие основные типы дренажей существуют? 3. На чем основано электрохимическое упрочнение грунта? 4. В чем заключается смолизация и цементация грунта? 5. Перечислите мероприятия по недопущению морозного пучения грунтов. 6. Какие фундаменты усиливают путем замены лежней железобетон-ными подушками?

Лекция№7. Усиление стен и колонн зданий

Стены как несущая конструкция воспринимают нагрузки от собственного веса, перекрытий, крыш, балконов и т. д. В процессе эксплуатации свойства стен изменяются под влиянием различных факторов, в том числе неравномерной осадки оснований и выветривания материала. Для здания особое значение имеет потеря несущих свойств, поскольку это ставит под угрозу надежность всего сооружения. Потеря этих свойств сопровождается появлением трещин, нарушением устойчивости или разрушением отдельных элементов стен [13].

Способы усиления стен зависят от характера деформации и причин, их вызвавших. Классификация способов усиления стен приведена в табл. 1.6. Таблица 1.6

В более сложных случаях, когда отклонение от вертикали значительно, здание «одевают» в стальной каркас. Стойки каркаса противоположных стен стягивают тяжами, пропущенными сквозь здание на уровне перекрытий каждого этажа (рис. 1.35).

Рис. 1.35. Усиление стен здания стальным каркасом: 1 – стойка; 2 – тяжи; 3 – стена

Тяжи напрягают при помощи стяжных муфт (фаркопфов). Тяжи воспринимают горизонтальные усилия. Они возникают в связи с отклонением стен от вертикали и равны горизонтальной составляющей вертикальной нагрузки, Стойки каркаса изготовляют из швеллеров, устанавливают плашмя на стены полками наружу, а каркас обжимает деформированную часть здания и частично устраняет выпучивание и отклонение стен, уменьшая трещины.

Рис. 1.36. Усиление стен здания поясами: 1 – стержень-затяжка; 2 – прокатный уголок; 3 – затяжная муфта (фаркопф); 4 – отверстия для рычагов; 5 – костыли для крепления тяжей к стенам

Обжать коробку здания можно поясами-обручами из круглой стали диаметром 25–30 мм, которые получают предварительное натяжение. Пояса укладывают в борозды и после натяжения заделывают раствором, поэтому не нарушается архитектура фасада. Противоположные звенья обручей, расположенные по длинным фасадам дома через каждые 12–15 м, дополнительно схватывают тяжами. Их размещают в уровне перекрытии и напрягают фаркопфами

Рис. 1.37. Усиление простенков стальными корсетами: 1 – стяжные болты; 2 – утеплитель; 3 – стальной корсет

Усиление стен корсетами и обоймами обеспечивает повышение прочности в 2–2,5 раза. Стальной корсет состоит из вертикальных стоек, скрепленных между собой планками (рис. 1.37). Наиболее прост корсет из четырех вертикальных элементов. Устройство корсета эффективно при отношении ширины простенка к его толщине b, равном l/b = 1,5, поскольку в этом случае простенок работает как столб.

Рис. 1.38. Усиление простенков железобетонными обоймами: 1 – обойма; 2 – утеплитель

Усиление стен железобетонными обоймами наиболее эффективно, по-скольку придает кладке большую жесткость и монолитность, не требует большого расхода металла, хотя и является более трудоемким по сравнению со стальным корсетом

Рис. 1.39. Усиление простенков железобетонными стойками: 1 – обрез фундамента; 2 – стойка; 3 – железобетонный пояс (при надстройке); 4 – утеплитель

Усиление простенков железобетонными стойками превращает стену в комплексную конструкцию. Железобетон располагается в вертикальных бороздах, пробиваемых в кладке. За счет неровностей стенок борозд происходит хорошее сцепление бетона с кирпичом (рис. 1.39).

Рис. 1.40. Усиление кирпичных пе-ремычек накладками из уголков: 1 – усиливаемая перемычка; 2 – трещи-ны; 3 – накладки из уголка на це-ментно-песчаном растворе; 4 – утеп-литель; заделка накладок в стену

Усиления кирпичных перемычек, в теле которых имеются трещины, можно достигнуть инъекцией цементного раствора. Замену кирпичных перемычек железобетонными или металлическими балками производят для повышения их несущей способности, а также в случаях, когда перемычки имеют большие разрушения. Работы по замене перемычек в здании ведут снизу вверх, поочередно: сначала с наружной, а потом с внутренней стороны (или наоборот, в зависимости от того, где кладка наиболее ослаблена).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Назовите факторы, под влиянием которых изменяются свойства стен. 2. Назовите основные способы усиления стен. 3. Как выполняется перекладка разрушающихся простенков? 4. Из чего состоит стальной корсет? 5. Как выполнить армирование простенка обоймой? 6. Назовите основные способы усиления кирпичных перемычек?

лекция.8. Усиление перекрытий зданий

В старых каменных зданиях существующие деревянные перекрытия значительно менее долговечны, чем стены. Обычно физический износ таких перекрытий и является причиной капитального ремонта дома Их замена – наиболее трудоемкий и дорогостоящий процесс. Под усилением перекрытий понимается комплекс мероприятий, необходимый для повышения несущей способности и физической долговечности конструкций перекрытия в целом или отдельных частей . В зданиях «старой постройки», а именно в этих зданиях чаще всего необходимо усиление перекрытий, часто при проектировании вообще не производились расчеты. Проектирование осуществлялось только для самых ответственых зданий. Сечения балок перекрытий имеют большие запасы при расчете на чистый изгиб.

Причины усиления перекрытий; Начальные конструктивные дефекты, износ перекрытий ,изменение условий работы. Основные методы усиления перекрытий

Разгрузка конструкций перекрытий очень эффективное мероприятие с точки зрения стоимости и трудозатрат. В конструкции перекрытий зданий «старой постройки» присутствуют достаточно объемные и тяжелые тепло- и звукоизоляционные засыпки из шлака, позднее из керамзитового гравия. Часто после длительной эксплуатации эти засыпки бывают переувлажне-ны, что дополнительно их утяжеляет. Увеличение сечения конструкций – наиболее распространенный способ усиления. Пораженный участок балки вырезается и заменяется деревянным вкладышем с накладками из досок, прикрепляемых к балке на шпильках или болтах (рис. 1.41).

Рис. 1.41. Усиление опорной час-ти балки деревянным «проте-зом»: 1 – накладки; 2 – усиливае-мая балка; 3 – вкладыш; 4 – со-единительные элементы

При больших объемах поражения и для балок больших сечений применяют стальные «протезы» в виде спаренной треугольной фермы с тремя опорами (рис. 1.42). При этом одна крайняя опора служит для опирания на стену, а между двумя другими опорами зажимается обрезанный конец «протезируемой» балки. Естественно, что на время производства работ устанавливаются временные крепления перекрытия

Рис. 1.42. Усиление опорной части балки стальным «протезом»: 1 – протез из арматурных стержней и швеллеров № 12–30; 2 – усиливаемая балка

Очень распространено усиление деревянных балок наращиванием сбо-ку досок на гвоздях или на болтах. При достаточной толщине перекрытия для усиления используют надбалки (сверху) или подбалки (снизу) с креп-лением на болтах.

Увеличение сечения стальных балок – очень распространенный способ усиления. При таком способе усиления возможно значительное повыше-ние несущей способности элементов при сравнительно небольших трудо-затратах. Усиление не обязательно выполнять по всей длине элемента, а только на участке с наибольшими усилиями (рис. 1.43).

Рис. 1.43. Усиление стальных балок наращиванием сечения: 1 – усиливаемая балка; 2 – накладки; 3 – арматурные стержни

Для повышения местной устойчивости локаль-ных участков стенки балки на этих участках уста-навливают короткие ребра жесткости, окаймляя их продольными ребрами [17] (рис. 1.44).

Рис. 1.44. Повышение местной устойчивости стенки стальной балки: 1, 2 – ребра жесткости

Наращивание сечений железобетонных элемен-тов возможно осуществлять торкрет-бетоном тол-щиной до 30 мм, который наносится на очищенную и промытую бетонную поверхность старого бетона

Более существенного повышения несущей способности элементов возможно добиться увеличением площади сечения арматуры. Если по расчету требуется незначительное увеличение сечения арматуры (2–4 стержня), осуществляют подварку новой арматуры к суще-ствующим стержням боковых каркасов.

Рис. 1.45. Усиление балок полуобоймами: а – добавление стержне-вой арматуры; б – усиление наружной уголковой обоймой; в – де-таль приварки уголка с помощью диагональных ребер из листовой стали; 1 – сварные швы; 2 – добавочная арматура усиления; 3 – усиливаемый элемент; 4 – сколотый бетон защитного; 5 – защитное покрытие из; 6 – поперечные стержни крайних сварных каркасов;

Самое мощное усиление наращиванием – устройство железо-бетонных обойм – применяется, как правило, для усиления балок и плит (рис. 1.46, 1.47).

Рис. 1.46. Усиление балки обоймой: 1 – усиливаемая балка; 2 – рабочая арматура; 3 – хомуты; 4 – стяжка; 5 – насечка; 6 – монтажная арматура обоймы; 7 – обойма

Рис. 1.47. Усиление многопустотных плит: 1 – усиливаемая плита; 2 – опора; 3 – дополнительный арматурный каркас; 4 – бетон усиления

Подведение новых элементов конструкций заключается в прикреплении к существующим сечениям новых элементов, работающих как самостоятельные конструкции, в отличие от способа усиления наращиванием (рис. 1.48, 1.49).

Рис. 1.48. Усиление балки и плиты перекрытия металлическими бал-ками сверху: 1 – разгружаемая балка; 2 – металлическая балка; 3 – ребра жесткости; 4 – тяжи; 5 – планка; 6 – опорные листы; 7 – опорные подушки Рис.

Рис. 1.49. Усиление балки и плиты перекрытия металлическими бал-ками снизу: 1 – разгружаемая балка; 2 – металлическая балка; 3 – тя-жи; 4 – упорная пластина

Одним из наиболее простых способов усиления изгибаемых монолит-ных и сборных железобетонных конструкций, осуществляемых без их раз-грузки, является установка дополнительной арматуры, которая может иметь горизонтальное или шпренгельное очертание (рис. 1.50).

Рис. 1.50. Усиления балок предварительно напряженной арма-турой: а – линейной; б – шпренгельной; 1, 3, 6 – соеди-нительные элементы; 2 – усиливаемая балка; 3 – напрягаемая арматура; 4 – натяжное приспособление; 5 – наклонные ветви опорного устройства

Изменение конструктивной схемы пере-крытий производится путем перераспреде-ления усилий в элементах перекрытий. Это достигается устройством дополнительных опор (рис. 1.51), т. е. уменьшением пролетов,

Рис. 1.51. Усиление балки подведением дополнительной опоры: 1 – усиливаемая балка; 2 – дополнительный фунда-мент; 3 – колонна усиления; 4 – болты

Рис. 1.54. Изменение конструктивной схемы путем объединения плит в многопролетную неразрезную систему

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Каковы причины усиления перекрытий? 2. Назовите основные методы усиления перекрытий. 3. В чем заключается подведение новых элементов конструкций? 4. Перечислите способы усиления железобетонных балок и плит. 5. Каким путем производится изменение конструктивной схемы пере-крытий?