CC BY
51Список литературы
1. Алмазов В.О. Железобетонные каркасы без прогрессирующего разрушения. // МГСУ. М., 2008. - 32 с.
2. Рекомендации по защите каркасных зданий при чрезвычайных ситуациях. // М., 2002. - 11 с.
3. Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения. // М., 2005. - 40 с.
4. Интернет источник - [http://katastrofa2001.narod.ru/]
УДК 69.059.7
Алексеенко В.Н., Чепурная Е.А.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ СО СТЕНАМИ ИЗ КРУПНЫХ БЛОКОВ ПИЛЬНОГО ИЗВЕСТНЯКА В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ
В статье рассматриваются основные проблемы обеспечения сейсмостойкости зданий со стенами из крупных блоков пильного известняка, а также вопросы морального и физического износа жилых зданий, продление срока эксплуатации. Рассмотрена возможность применения основных методов реконструкции блочных зданий с увеличением этажности, перспективы внедрения. Представлено технико-экономическое сравнение разных вариантов увеличения этажности. Ключевые слова: реконструкция, методы реконструкции, модернизация, сейсмостойкость, пятиэтажные блочные здания, жилой фонд, надстройка
Введение
Реконструкция жилого фонда Украины в ближайшее время явится одной из первоочередных задач стратегического государственного характера. Проблемы эксплуатации жилых зданий типовых массовых серий усугубляются с каждым годом. В 60-х годах эти дома строились с доминирующей идеей снизить острый дефицит жилого фонда в стране в послевоенный период. Сегодня невыполнение плановых капитальных ремонтов и модернизаций таких зданий ведет к снижению безопасности их эксплуатации и увеличению риска аварийных ситуаций. В Украине почти каждый третий жилой дом требует реконструкции, а это 72 млн. м так называемых «хрущевок». Существующая практика их технического обслуживания приводит к преждевременному износу отдельных элементов зданий и инженерных систем. Поэтому исследования и поиск эффективных решений реконструкции таких зданий являются актуальными.
Анализ публикаций
Введением в действие новых норм [1] в число сейсмоопасных районов включено более 120 тыс. км2, что составляет около 20% территории Украины. В ранее сейсмоопасных районах увеличена расчетная интенсивность.
Современная урбанизированная Украина становится все более уязвимой по отношению к сильным землетрясениям из-за роста плотности населения, усложнения инфраструктуры городов, ухудшения инженерно-геологических свойств грунтов в том числе поднятия уровня грунтовых вод за последние 50 - 60 лет. На этих территориях располагается большое количество жилого фонда, особую группу которых представляют собой 4-5 этажные блочные дома массовых серий постройки 50 - 80-х годов (рис. 1), которые проектировались и строились без учета сейсмичности, либо по заниженным, по сравнению с ныне действующими требованиями к сейсмостойкости [3].
Рис. 1. Строительство жилых зданий в Украине [3]
Методы реконструкции жилых зданий достаточно изучены [4, 5] и разнообразны (рис. 2). Варианты архитектурно-планировочного переустройства включают: сохранение здания без изменения его объема и композиции, но с перепланировкой помещений; сохранение здания и его функций с перепланировкой и включением его вновь в формируемый комплекс застройки; сохранение здания в виде самостоятельного объекта, но с обязательным расширением или надстройкой; снос здания.
Рис.2. Методы реконструкции старого жилого фонда
Обеспечение сейсмостойкости реконструируемых зданий является сложной многокритериальной технической задачей, которая требует новых подходов к ее решению [6].
Цель и постановка задач Целью проводимых исследований является технико-экономический анализ методов реконструкции крупноблочных зданий с обеспечением допустимых рисков по надежности при изменяющейся сейсмоопасности.
В связи с поставленной целью решаются следующие задачи:
- рассмотрение проблем реконструкции жилых пятиэтажных зданий;
- оценка существующих методов реконструкции зданий массовых построек;
- сравнительный анализ вариантов по технико-экономическим показателям.
Результаты и их анализ
Комплексная реконструкция жилого фонда возможна по следующим направлениям: устройство надстроек и мансард; устройство надстройки на платформе над жилым домом; применение вторичной застройки, увеличивающей ширину и высоту дома; ведение параллельного строительства рядом с пятиэтажными домами.
Надстройка зданий может выполняться как без усиления конструкций существующего здания, так и с усилением (возможно, даже с устройством для надстройки самостоятельного фундамента, независимого от существующего) [7]. Экспериментальное проектирование показывает, что существующие пятиэтажные здания можно надстраивать на 2-3 этажа, как правило, без усиления фундаментов, но с усилением простенков первого этажа. Чаще всего надстройка выполняется без отселения жильцов.
Выполнение надстроек, опирающихся на самостоятельный каркас, позволяет довести высоту зданий до 16 - 17 этажей.
Таким образом, возможны три вида надстроек:
1) устройство мансард, т.е. расположение помещений в подкрышном пространстве, на месте переустроенного чердака;
2) собственно надстройка здания, т.е. возведение еще нескольких этажей на существующих с использованием мероприятий по усилению существующих конструкций (ж/б пилоны по наружному контуру здания);
3) устройство наружного каркаса, состоящий из "этажерок-лоджий" по длинным фасадам и опирающихся на них мощных поперечных балок, несущих надстройку (метод «Фламинго», выполняется в металлических конструкциях). Выполнение надстроек, опирающихся на самостоятельный каркас, позволяет довести высоту зданий до 16 - 17 этажей.
Варианты устройства двухэтажных помещений мансард показаны на рис. 3. Площадь верхнего уровня получается очень малой и здесь размещаются лишь спальные помещения. При применении двухуровневых мансард возникает проблема размещения внутриквартирных лестниц, являющихся не только коммуникативным средством, но и очень важным фактором решения (украшения) интерьера.
Несущие конструкции мансард обычно выполняют в металле или дереве с включением металлических конструктивных элементов. Обычно это самостоятельная рамная стропильная подкосная система. Если мансарда двухуровневая, то межуровневые балки служат затяжками стропильной системы, уменьшающими свободную длину стоек и стропильных ног.
Рис. 3. Варианты устройства мансард: А - с использованием верхнего технического этажа или с превращением существующего верхнего этажа в зону дневного пребывания и размещением спальной зоны в подкрышном пространстве; Б - устройство мансарды с надстройкой одного этажа; В - размещение двухэтажных помещений под высокой крышей
На рис. 4 приведены различные схемы надстроек, позволяющих увеличить высоту здания сразу на несколько этажей. По схеме А (рис. 4, А) надстройка выполняется без изменения конструктивно-планировочной схемы и существенного усиления несущих элементов. В основном используются резервы прочности основания, стен и фундаментов, поэтому при перепланировке стены (или каркас) здания не затрагивают.
По схеме Б на существующие конструкции передается только часть нагрузки от надстройки. Основная часть дополнительной нагрузки передастся на вновь возводимые несущие элементы, планировку этажей при реконструкции увязывают со старыми вертикальными несущими элементами и вновь возводимыми колоннами каркаса внутри контура здания, опирающимися на собственные фундаменты. Описываемая схема надстройки конструктивно сложна, но рациональна, когда нужно заметно изменить этажность застройки.
По схеме В (схема "Фламинго", рис. 4, В) по контуру здания устанавливаются колонны, опирающиеся на самостоятельные фундаменты. Между колоннами и стенами существующего здания устраивают балконы или лоджии, увеличивающие ширину здания. Конструктивно надстройка представляет собой совокупность внешних колонн и однопролетных балок-стенок, совмещающих в себе функции перегородок и несущих конструкций.
Рис. 4. Конструктивные схемы многоэтажных надстроек: А - с передачей нагрузки на существующие конструкции без изменения конструктивной схемы здания; Б - с передачей только части нагрузки на существующие конструкции и с устройством дополнительных колонн каркаса; В - с
поперечными балками-стенками и внешними колоннами, несущими надстройку (схема "Фламинго"); 1 - надстраиваемое здание; 2 - надстройка (выделена заливкой цветом); 3 - колонны нового каркаса, устанавливаемые по новой конструктивно-планировочной схеме (показаны пунктиром); 4 - колонны, несущие только надстройку (показаны пунктиром); 5 - балки-стенки (показаны текстурированной заливкой) Пристройки к зданиям и встройки осуществляют в случаях, когда необходимо устранить разрыв между зданиями или увеличить ширину корпуса. Чаще всего новый объем, добавляемый к существующему зданию в процессе реконструкции застройки, пристраивают в торец или сбоку (рис. 5). Встройки применяют и в случаях архитектурного объединения зданий.
Конструктивно пристройки решаются как объекты нового строительства. И лишь в местах примыкания новых объемов к существующим приходится осуществлять комплекс специальных конструктивных мер, связанных, прежде всего, с потенциальной возможностью проявления осадочных деформаций. В основаниях старых зданий грунт за время эксплуатации консолидировался, а основание под новым зданием будет уплотняться в течение достаточно длительного срока, в зависимости от величины и характера нагрузки. Поэтому примыкание нового строения к существующим должно выполняться с обязательным устройством осадочных швов, обеспечивающих беспрепятственное вертикальное смещение пристройки или встройки относительно существующего здания.
А Б В
" [ЩШШ-
Рис. 5. Схемы пристроек к зданиям и встроек: А - пристройка корпуса (выделен заливкой цветом) к торцу существующего здания; Б - объединение пристройкой и встройкой (выделено заливкой цветом) двух корпусов; В - увеличение ширины существующего корпуса пристройкой (выделена заливкой цветом); 1 - существующее реконструируемое здание (или комплекс зданий);
2 - пристройка или встройка В случае удачной комбинации надстроек, встроек и пристроек можно получить градостроительный ансамбль, в котором сосуществуют старые и новые архитектурные формы, создавая новое качество городской застройки.
Авторами была проведена технико-экономическая оценка вариантов увеличения этажности существующих зданий. Для экономического сравнения были приняты следующие показатели: количество надстраиваемых этажей, получаемая дополнительная площадь, общие затраты на реконструкцию и приведенные затраты на 1 м2 по несущей системе (табл. 1). Результаты проведенного анализа показаны на диаграммах (рис. 6, а, б).
■ 2 : С. ■ .V Г;.}.;' ■■■; : ^С-'
1 1
Таблица 1
Технико-экономическое с
Вид реконструкции ТЭП ^^^^^^ Надстройка с ж/б пилоны по периметру здания Надстройка методом «Фламинго» с использованием стальных конструкций Устройство двух мансардных этажей в легких металлических конструкциях
1. Количество надстраиваемых этажей 3 этажа 3 этажа 2 этажа
2. Высота надстраиваемого этажа 3,0 м 3,0 м 3,0 м
3. Дополнительная площадь: А. Лоджии в существующих квартирах Б. Дополнительная площадь (надстройка)
1180 м2 - -
2724 м2 2992 м2 1392 м2
4. Общие затраты на реконструкцию (по несущей системе) 1 263 083,4 грн 1 654 612,4грн 861 475,8 грн
5. Приведенные затраты на 1 м (по несущей системе) 463,69 грн. 553,02 грн 618,87 грн
Рис. 6. а) приведенные затраты на 1 м ; б) общие затраты на реконструкцию
Выводы
1. Техническое состояние многих крупноблочных зданий позволяет выполнить их реконструкция с надстройкой. Обследование таких зданий, как правило, выявляют запасы несущей способности грунтов оснований, фундаментов и стен жилых зданий.
2. Повышение уровня грунтовых вод, территорий городских агломераций со зданиями массовой застройки второй половины прошлого века, приводит к увеличению риска разрушений при сейсмическом воздействии.
3. Реконструкция с надстройкой жилых зданий со стенами из крупных блоков и реализация получаемой дополнительной жилой площади практически единственно реальный путь финансирования не только капитального ремонта кровель и инженерных сетей, но и повышение сейсмовооруженности таких зданий.
4. Технико-экономический анализ выявил, что эффективное количество надстраиваемых этажей при устройстве железобетонных пилонов на собственных фундаментах - не менее трех. Устройство мансард в легких конструкциях при относительно небольшой общей стоимости в целом менее эффективно, и вряд ли создаст финансовые предпосылки реализации конструктивных мер повышения сейсмостойкости здания.
список литературы
1. ДБН В.1.1-12:2006. Строительство в сейсмических районах Украины / Министерство строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства Украины. - К. : Укрархбудинформ, 2006. - 84 с.
2. ДБН В. 1.1.-1:94. Проектирование и строительство гражданских зданий из блоков и камней пильных известняков крымских месторождений в сейсмических районах. - К. Госкомградстроительство Украины, 1995. -45 с.
3. Савйовский В.В., Болотских О.Н. «Ремонт и реконструкция гражданских зданий». -X. : ВАТЕРПАС, 2002. - 288 с.
4. Шагин Ю.В. «Реконструкция зданий и сооружений» : Учебное пособие для строит, спец. вызов. - М. : Высшая школа, 1991. - 352 с.
5. Прядко Н.В. «Обследование и реконструкция жилых зданий» : Учебное пособие. Макеевка : ДонНАСА, 2006. - 156 с.
6. Алексеенко В.Н. Многофакторный анализ эксплуатационных характеристик несущей системы SPA-центра / В.Н. Алексеенко, О.Б. Жиленко // Зб1рник наукових праць «Ресурсоекономш матер1али, конструкци, буд1вл1 та споруди». Вип. 25, 2013. - Р1вне, 2013. - С. 505-506.
7. «Отчет о техническом обследовании реконструируемого жилого дома по адресу: п.г.т. Гурзуф, ул. Артековская №4 с разработкой рекомендаций и технических решений по завершению строительства» / В.Н. Алексеенко, О.Б. Жиленко. - Симферополь, 2013. - 87 с.
УДК 624.151.5
Дьяков И.М., к.т.н., доцент
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ ЖИВУЧЕСТИ УДЕРЖИВАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И ПОДПОРНЫХ СТЕН
На основании теоретических и экспериментальных исследований в области работы удерживающих конструкций и подпорных стен с повреждениями рассмотрены вопросы оценки их живучести. Предложены методы и проанализированы результаты оценки живучести рассматриваемых конструкций
Подпорные стены, удерживающие конструкции, живучесть, прогрессирующее разрушение
Введение
Постоянный рост в Мире числа аварий зданий и сооружений способствовал активизации исследований в области прогрессирующего разрушения. Многие зарубежные страны интегрировали в нормы проектирования требования оценки живучести либо стойкости к прогрессирующему разрушению наиболее ответственных конструкций и сооружений. Определенные шаги начинают предприниматься и в Украине. Так в соответствии с ДБН В.1.2-14-2009 [1] строительные конструкции и основания «...должны иметь достаточную живучесть относительно локальных разрушений и предусмотренных нормами аварийных влияний, исключая при этом явления прогрессирующего разрушения, когда общие повреждения выявляются значительно большими, нежели первичное возмущение, которое их вызвало». Тем не менее, нормативные методики и общепринятые подходы к оценке живучести конструкций, зданий или сооружений, как в Украине, так и большинстве зарубежных стран, отсутствуют.
Развитие оползней и обрушения откосов грунта на закрепленных участках достаточно распространенное явление, сопровождающееся экологическими и техногенными авариями и катастрофами. Оно характерно для многих регионов Украины и Крыма, поэтому исследования в области прогрессирующего разрушения, живучести подпорных стен и удерживающих конструкций достаточно актуальны.
Значительная часть подпорных стен и удерживающих конструкций, как в Крыму, так и на других сложных территориях Украины, выполнена в виде массивных конструкций из каменной кладки и свайных конструкций. За счет них осуществляется удержание откосов грунта и оползней, что обеспечивает нормальную эксплуатацию расположенных выше или ниже по рельефу зданий и сооружений. Учитывая уровень ответственности многих из таких
