CC BY
29
УДК
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЯТИЭТАЖНЫХ ДОМОВ
А. И. Листова, к. т. н., доц., И. П. Нуммур, студ.
Кафедра металлических конструкций принимала и принимает активное участие в научных и проектных работах академии, связанных с реконструкцией жилых пятиэтажных домов постройки 50-60 года, физическое моральное состояние которых в настоящее время крайне неудовлетворительно и не отвечает условиям их нормальной эксплуатации.
Для решения проблемы реконструкции в строительной академии на стадии комплексного дипломного проектирования в течение нескольких лет внедряется концепция модернизации и надстройки существующих жилых зданий до любого числа этажей путем создания самостоятельных каркасов, опирающихся на специальные отдельно стоящие фундаменты [1]. В основу реализации указаний концепции заложены два главных принципа: во-первых, не передавать на существующее здание никаких силовых воздействий и во-вторых, выполнять все несущие элементы каркаса из легких стальных конструкций. Общее конструктивное решение состоит в том, что существующее здание обхватывается с зазором поперечными решетчатыми портальными рамами, объединенными системой продольных и поперечных связей в жесткое основание для возведения на нем каркаса надстраиваемые новых этажей в виде повторяющихся модулей.
Данная концепция активно разрабатывается, прежде всего, при выполнении дипломных проектов студентов кафедры [2]. Так с непосредственным участием студентов Назаренко Е. В., Марусиченко А. Н., Берелет Ю. Н., Заграй Л. Н., Крючкова С. В. и Нуммур И. П. в 2003, 2004, 2008 г.г. кафедрой металлических конструкций решались
следующие основные задачи:
- анализ конструктивно-компоновочных решений каркасов для отдельно стоящего здания и группы существующих зданий, объединенных в единый дом-комплекс;
- разработка самостоятельного стального каркаса и каркаса с встроенными железобетонными ядрами жесткости, которые существенно влияют на пространственную работу каркаса и служатдля размещения лифтов и лестниц;
- анализ вариантов конструктивных решений модулей надстраиваемых этажей и выбор оптимальных;
- обоснование и назначение типов сечений для различных элементов каркаса;
- анализ целесообразности использования для элементов каркаса экономилегированных ниобий содержащих сталей повышенной прочности С 440 и С 490;
- выбор конструктивных решений узлов сопряжения элементов каркаса при монтаже.
Полученные результаты использованы при проектировании реконструкции дома № 9 по Запорожскому шоссе до 16 этажей в составе комплексного дипломного проекта. Конструктивное и объемно-планировочное решение в данном случае обеспечивается применением стального каркаса, основными элементами которого являются поперечные рамы двух типов: 1 тип - рама, опирающаяся на фундамент, 2 тип - рама, опирающаяся с одной стороны на фундамент, а с другой стороны на железобетонное ядро жесткости (рис. 1). Надстраиваемые модули выполнены из подэтажных ферм с раскосной решеткой и проемами в средних панелях для прохода вдоль этажа. В плане рамы располагаются вдоль этажа. С переменным шагом, что обусловлено наличием дверных и оконных проемов в существующем здании. Пространственная жесткость каркаса осуществляется системой вертикальными связями между рамами и в торцах здания, поперечными горизонтальными связями в торцах, а также железобетонными ядрами жесткости и дисками в виде железобетонных перекрытий. Распорками в этой системе являются балки, расположенные на уровне каждого перекрытия.
Рис. 1. Аксонометрическая схема каркаса Расчетные усилия в элементах поперечных рам определены с учетом пространственной работы каркаса. Использовался лицензированный программный комплекс "Лира 9.2". Расчетная конечно-элементная схема модель каркаса надстройки показана на рисунке 2.
ш
1ИЦ1
Рис. 2
Колонны пояса ферм и балки запроектированы из сварных двутавров, решетка ферм и связи - из эффективных гнуто сварных замкнутых профилей.
Материалы конструкций - малоуглеродистая сталь С 245 по ГОСТ 7772-88. Перспективными являются варианты применения для наиболее нагруженных элементов двутаврового сечения низколегированной ниобий - содержащей стали 06Г2Б по ТУ У 14-16-150-99 (листовой прокат) пределом текучести 490 МПа и улучшенными
характеристиками свариваемости. Дифференцированный подход к использованию различных марок стали в каркасе снижает металлоемкость и стоимость конструкций. Результаты сравнения удельных показателей на 1 м2 одного перекрытия по вариантам приведены в таблице.
Таблица
№ Варианты Металлоемкость Стоимость
Кг/м2 % Гр/м2 %
1 Сталь С 245 29,3 100 171 100
2 Сталь С 245 Сталь 06Г2Б 23,9 81,6 156 91,2
Монтажные соединения элементов каркаса запроектированы на высокопрочных болтах с контролируемым усилием
натяжения, отдельные соединения на обычных болтах и монтажной сварке.
Огнезащита конструкций обеспечивается отштукатуриванием, а также установкой экранов из тонких бетонных плит, которые одновременно являются поперечными стенами в здании.
Разработанное конструктивные решение удовлетворяет требованиям надежности и долговечности, т. е. обеспечивает прочность, жесткость и устойчивость здания во время строительства и всего срока эксплуатации.
На основании проведенных проектных изысканий можно считать, чего применение стальных каркасов при надстройке пятиэтажных зданий являются конструктивно и технически возможным, а также эффективным, т. к. позволяет у дешевить, упростить и ускорить проведение реконструкции.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Жербин М. М., Большаков В. И. Новая концепции модернизации и надстройки существующих малоэтажных жилых зданий до любого количества этажей. Днепропетровск: Gaudeamus. - 2000. - 50 c.
2. Большаков В. И., Марусиченко А. Н., Назарченко Е. В., Листова А. И. "К вопросу реконструкции пятиэтажных жилых домов с использованием металлических каркасов". Вюник Придшпровсько! державно! академн бущвництва та архггектури - Дшпропетровськ: ПДАБтаА, 2004. - № 3. - С. 14-18.
УДК
Об использовании легких металлических конструкции для реконструкции пятиэтажных домов /А. И. Листова, И. П. Нуммур //Вкник ПридншровськоТ державноТ академн будiвництва та арх^ектури. - Дшпропетровськ: ПДАБА, 2008. - № 10. - С. 25-28. - рис. 2. - табл. 1. - Бiблiогр.: (2 назв.).
Решается проблема реконструкции жилых пятиэтажных домов с использованием легких металлических конструкций. Внедряется концепция модернизации и надстройки существующих жилых зданий до любого числа этажей путем применения стальных каркасов.
